Hiện Tượng Phóng Xạ Là Gì? Giải Thích Về Hiện Tượng Phóng Xạ

Hiện tượng phóng xạ là quá trình vật lý biến đổi tự phát của hạt nhân nguyên tử. Hạt nhân ban đầu được gọi là hạt mẹ, hoặc hạt nhân mẹ. Hạt nhân phóng xạ tương ứng còn được gọi là mẹ (cha) một. Hạt nhân xuất hiện do biến đổi phóng xạ được gọi là hạt nhân con , hay hạt nhân con . Cùng tên của hạt nhân phóng xạ thu được. Các hạt nhân mẹ và con và các hạt nhân phóng xạ cấu tạo từ chúng được gọi là liên kết di truyền. Nếu hạt nhân con là chất phóng xạ, họ nói về chuỗi biến đổi phóng xạ, hoặc về chuỗi (họ) phóng xạ. Tất cả các nguyên tố trong chuỗi phóng xạ cũng được gọi là những nguyên tố có liên kết di truyền.

Các hiện tượng phóng xạ cơ bản là một -decay, ß ± -transformations (phân rã) и y -radiation.

Tại phân rã alpha (ký hiệu là a ), một hạt nhân phóng ra hạt nhân 4 He, hạt nhân   đó được gọi là hạt a .

Biến đổi ß – (ß – – phân rã ) là sự phát xạ tự phát của cặp «điện tử và phản neutrino điện tử» bởi một hạt nhân;

ß + – biến đổi (ß + – phân rã ) là sự phát xạ tự phát của cặp «positron và neutrino điện tử» bởi một hạt nhân;

е-chụp, chụp điện tử (e) là hiện tượng chụp tự phát của một electron từ một vỏ electron nguyên tử (thường xuyên hơn từ К-vỏ; rằng nếu lý do tại sao hạn К-chụp được thường xuyên sử dụng) kèm theo bởi khí thải của các neutrino điện tử ;

g -radiation (g) là quá trình phát xạ tự phát bởi một hạt nhân của một photon (một số photon) có năng lượng gọi là bức xạ ion hóa.

Sự chuyển đổi của hạt nhân từ trạng thái sống lâu (với thời gian sống trung bình hơn 100 ns) đến mức năng lượng thấp hơn được gọi là chuyển đổi đồng phân (IT), và hạt nhân có trạng thái sống lâu được gọi là đồng phân . Kích thích của các đồng phân có thể được giải phóng không chỉ do tương tác điện từ mà còn do phát xạ các hạt alpha, hạt beta hoặc các hạt khác ở một số điều kiện có thể xảy ra.

Ngoại trừ các quá trình này, các hiện tượng sau đây được gọi là hiện tượng phóng xạ:

sự phân hạch tự phát (ký hiệu là f từ từ phân hạch ) là sự phân hạch tự phát của các hạt nhân nặng thành hai mảnh có khối lượng tương đương (hiếm khi có ba hoặc thậm chí nhiều hơn chúng);

hoạt động cụm là sự phát xạ tự phát của các hạt nhân nặng hơn 4 He được đặt tên là các cụm hạt nhân (các cụm lên đến 32 S được phát hiện cho ngày nay);

Hoạt động của neutron ( n ) là sự phát xạ neutron tự phát của các hạt nhân (nó diễn ra giữa các hạt nhân nhẹ bị quá tải bởi neutron, ví dụ 5 He, hoặc 10 Li)

hoạt độ proton ( p ) là sự phát xạ tự phát của các proton bởi các hạt nhân (ví dụ, 112 Cs, 135 Tb; nặng nhất là 185 Bi);

biến đổi trễ beta – là sự phát xạ tự phát của neutron (ß n , ß2 n ), proton (ß p , ep , e 2 p ), hạt alpha (ßa, ea ) bởi hạt nhân, hoặc sự phân hạch tự phát chậm beta của siêu hạt nhân nặng (ßb f , ef ). Chúng diễn ra ở trạng thái kích thích cao od hạt nhân con, xảy ra trong các phép biến đổi beta. Ví dụ điển hình là sự phát xạ các neutron bị trì hoãn bởi các mảnh phân hạch hạt nhân nặng.

Đôi khi, các quá trình biến đổi beta bổ sung sau đây được chỉ ra.

Biến đổi beta của hạt nhân «trần» là biến đổi ß – tự pháttrong nguyên tử ion hóa cao có chu kỳ bán rã khác (đôi khi, hoàn toàn khác) với chu kỳ bán rã của nguyên tử trung hòa tương ứng. Ví dụ, chu kỳ bán rã của 187 Re trong nguyên tử trung tính là 5 × 10 10 năm, nhưng đối với 187 Re đượcion hóa hoàn toànthì nó nhỏ hơn 9 độ. Trong các ion phóng xạ đa điện tích có sự biến đổi beta liên kết , đó là sự phát xạ tự phát của các hạt nhân cặp «electron – phản neutrino» với sự bắt giữ electron phát ra bởi một lớp vỏ electron của nguyên tử (ký hiệu là b b ).

Phép biến đổi beta kép là sự phát xạ hai cặp «electron –antineutrino» (2ß – ), hoặc hai cặp «positron – neutrino» (2ß + ), hoặc bắt điện tử nhân đôi (2 e ), hoặc bắt điện tử với phát xạ positron ( e ß + ). Các quá trình này rất hiếm và có chu kỳ bán rã dài nhất được biết đến ngày nay (từ 7 × 10 18 năm cho 100 Ru đến (3,5 ± 2,0) ⋅10 24 năm cho 128 Te).

Nói một cách khôi hài, các mảnh phân hạch, các hạt và cụm alpha, proton và neutron xuất hiện trong các loại hiện tượng phóng xạ khác nhau có thể được coi là các ngăn của hạt nhân nguyên tử nhưng với một số mệnh đề (người ta nên coi chúng là các hạt ảo). Electron và phản neutrino cũng như positron và neutrino không phải là ngăn hạt nhân và cũng không phải là ngăn nucleon. Bức xạ gamma của hạt nhân xảy ra do sự chuyển đổi điện từ trong hạt nhân, và do đó, chúng không được gọi là sự phân rã hạt nhân. Do đó, thuật ngữ “phân rã” theo thói quen sử dụng trong khoa học và công cộng không có giá trị để coi hiện tượng phóng xạ một cách văn học, nhưng nó nên được coi là từ đồng nghĩa với thuật ngữ “biến đổi”. Theo nghĩa đó, các thuật ngữ “phân rã beta”, “phân rã gamma” nên được xử lý.

Sự chuyển đổi lượng tử điện từ trong hạt nhân có thể đi kèm với sự chuyển đổi bên trong (nguyên tử phát ra một điện tử từ lớp vỏ điện tử của nó ngoại trừ phát ra photon, Hình 6), hoặc sự chuyển đổi cặp (sự hình thành của cặp điện tử-positron ngoại trừ gamma-lượng tử). Nhưng những hiện tượng này không được coi là các loại phóng xạ riêng biệt.

Vì vậy, phóng xạ nên được coi như là hiện tượng nguyên tử liên kết với sự biến đổi hạt nhân nguyên tử.

Một số hạt nhân phóng xạ chứng minh hai (ví dụ, a- và ß – của 212 Bi, ß – và e là 40 K và 64 Cu, p và a là 185 Bi) và thậm chí ba loại phóng xạ (ví dụ, a , e và e p của 110 Xe, ß – , ß – n và ß – 2 n của 98 Rb, e , ep và e 2 p   của 35Ca), đã xảy ra với khả năng khác nhau. Trong những trường hợp này, họ nói rằng các hạt nhân phóng xạ như vậy có thể trải qua các biến đổi phóng xạ dọc theo các chế độ khác nhau .

Có 4 chuỗi phóng xạ tự nhiên bao quanh chúng ta:

Ba chuỗi nguyên thủy thường gặp:

Thành Phần Cấu Tạo Nguyên Tử

I. Thành phần cấu tạo nguyên tử

Từ những kết quả thực nghiệm, người ta chứng minh được xác định thành phần nguyên tử gồm có hạt nhân và lớp vỏ electron.

1. Lớp vỏ electron

Lớp vỏ electron gồm các hạt electron mang điện tích âm (-) chuyển động trong không gian xung quanh hạt nhân. Electron kí hiệu là e.

Khối lượng: me = 9,1094.10-31 kg

Điện tích: qe = -1,602.10-19 C (culông)

Điện tích của electron được kí hiệu là – eo và quy ước bằng 1-.

2. Hạt nhân nguyên tử

Hạt nhân nguyên tử gồm các hạt proton mang điện tích dương (+) và notron không mang điện. Hạt proton kí hiệu là p, hạt notron kí hiệu là n.

Khối lượng proton: mp = 1,6726.10-27 (kg)

Điện tích của proton: qp = + 1,602.10-19 C (culông)

Khối lượng notron: mn = 1,6748.10-27 (kg)

Điện tích của notron: qn = 0

Như vậy, thành phần cấu tạo nguyên tử gồm:

– Hạt nhân nguyên tử nằm ở tâm của nguyên tử gồm các hạt proton và notron.

– Vỏ nguyên tử gồm các electron chuyển động xung quanh hạt nhân.

Thành phần cấu tạo nguyên tử

II. Kích thước và khối lượng của nguyên tử 1. Kích thước nguyên tử

Kích thước của nguyên tử: mỗi nguyên tử có kích thước khoảng 10-10 m = 0,1 nm. Nguyên tử nhỏ nhất là nguyên tử H có bán kính r = 0,053 nm.

Đường kính của hạt nhân nguyên tử khoảng 10-5 nm.

Đường kính của e lectron và proton khoảng 10-8 nm.

2. Khối lượng nguyên tử

– Để biểu thị khối lượng của một nguyên tử, phân tử hay các hạt e, p, n, người ta dùng đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là u. u còn được gọi là đvC.

– 1u = 1/12 khối lượng của 1 nguyên tử đồng vị Cacbon 12. Nguyên tử này có khối lượng là 19,9265.10-27 kg.

1u = 19,9265.10-27/12 ≈ 1,6605.10-27 kg

Ví dụ:

Khối lượng của 1 nguyên tử H là 1,6738.10-27 ≈ 1u.

Khối lượng của 1 nguyên tử C là 9,9265.10-27 = 12 u.

Bài tập về nguyên tử

Bài 1. Các hạt cấu tạo nên hạt nhân của hầu hết các nguyên tử là:

A. Electron và proton

B. Proton và nơtron

C. Nơtron và electron

D. Electron, proton và nơtron

Chọn đáp án đúng.

Giải: chọn đáp án B

Cấu tạo của hầu hết các hạt nhân nguyên tử là proton và nơtron, trừ hạt nhân nguyên tử của hiđro chỉ có proton.

Bài 2. Các hạt cấu tạo nên hầu hết các nguyên tử là:

A. Proton và electron

B. Nơtron và electron

C. Nơtron và proton

D. Nơtron, proton và electron

Giải: chọn đáp án D

Các hạt cấu tạo nên hầu hết các nguyên tử là nơtron, proton và electron, trừ nguyên tử của hiđro chỉ có proton và electron.

Bài 3. Nguyên tử có đướng kính lớn gấp khoảng 10 000 lần đường kính hạt nhân. Nếu ta phóng đại hạt nhân lên thành một quả bóng có đường kính 6 cm thì đường kính của nguyên tử sẽ là:

A. 200 m

B. 300 m

C. 600 m

D. 1200 m

Giải: chọn đáp án C

Đường kính nguyên tử sẽ là 6 x 10 000 = 60 000 cm = 600 m.

Bài 4. Tìm tỉ số về khối lượng của electron sơ với proton và nơtron.

Giải:

Tỉ số về khối lượng của electron sơ với proton:

(9,1095.10-31)/(1,6726.10-27) = 1/1836

Tỉ số về khối lượng của electron sơ với nơtron:

(9,1095.10-31)/(1,6748.10-27) = 1/1839

Bài 5. Nguyên tử kẽm có bán kính r = 1,35.10-1 nm và có khối lượng nguyên tử là 65 u.

a) Tính khối lượng riêng của nguyên tử kẽm.

b) Thực tế hầu như toàn bộ khối lượng nguyên tử kẽm tập trung ở hạt nhân với bán kính r = 2.10-6 nm. Tính khối lượng riêng của hạt nhân nguyên tử kẽm.

Cho biết V hình cầu = 4/3.π.r 3

Giải:

1 u = 1,6605.10-27 kg = 1,6605.10-24 g

Lời Kết

Cấu Tạo Vỏ Electron Nguyên Tử

Cấu tạo vỏ electron nguyên tử

Cấu tạo vỏ electron nguyên tử

I. SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC ELECTRON TRONG NGUYÊN TỬ

– Các electron chuyển động rất nhanh trong khu vực xung quanh hạt nhân nguyên tử không theo những quỹ đạo xác định tạo nên vỏ nguyên tử.

– Trong nguyên tử: số e = số p = Z

II. LỚP ELECTRON VÀ PHÂN LỚP ELECTRON 1. Lớp electron:

– Ở trạng thái cơ bản, các electron lần lượt chiếm các mức năng lượng từ thấp đến cao (từ gần hạt nhân ra xa hạt nhân) và xếp thành từng lớp.

– Các electron trên cùng một lớp có mức năng lượng gần bằng nhau.

2. Phân lớp electron

– Các e trên cùng một phân lớp có mức năng lượng bằng nhau.

– Các phân lớp được kí hiệu bằng chữ cái thường: s, p, d, f

– Các electron ở phân lớp s gọi là electron s, electron ở phân lớp p gọi là electron p,…

Ví dụ:

+ Lớp thứ nhất (lớp K, n = 1) có 1 phân lớp s

+ Lớp thứ hai (lớp L, n = 2) có 2 phân lớp s, p

+ Lớp thứ 3 (lớp M, n = 3) có 3 phân lớp: s, p, d

+ Lớp thứ 4 (lớp N, n = 4) có 4 phân lớp s, p, d, f

3. Obitan nguyên tử:

– Obitan nguyên tử là khu vực không gian xung quanh hạt nhân mà ở đó xác suất có mặt electron là lớn nhất (90%)

– Kí hiệu: AO

– Trên 1 AO chỉ chứa tối đa 2 electron được gọi là e ghép đôi.

– Nếu trong 1 AO chứa 1 electron được gọi là e độc thân.

– Nếu trong AO không chứa e được gọi là AO trống.

+ Phân lớp s có 1 AO hình cầu

+ Phân lớp p có 3 AO hình số 8 nổi

+ Phân lớp d có 5 AO và phân lớp f có 7 AO hình dạng phức tạp

III. SỐ ELECTRON TỐI ĐA TRONG MỘT PHÂN LỚP, MỘT LỚP 1. Số electron tối đa trong một phân lớp * Nguyên lí Pauli

– Trên 1 obitan nguyên tử chứa tối đa 2 electron và có chiều tự quay khác chiều nhau xung quanh trục riêng của mỗi electron.

– Phân lớp đã đủ số electron tối đa gọi là phân lớp electron bão hòa.

2. Số electron tối đa trong một lớp

– Lớp electron đã đủ số e tối đa gọi là lớp electron bão hòa.

– Lớp electron bão hòa khi các phân lớp trong lớp đó bão hòa.

Bài viết gợi ý:

Chuyên Đề: Cấu Tạo Nguyên Tử

Bài 1. CẤU TẠO NGUYÊN TỬ

Dạng 1: Bài tập về thành phần nguyên tử:*) Lý thuyết : Gọi số p, n, e trong ntử lần lượt là Z, N, E(nguyên dương)Khi đó Z = E tống số hạt (S)= Z + N + E = 2Z + NTrong đó: số hạt mang điện: Z+E =2Z số hạt không mang điện: NVới đồng vị bền : Z ≤ N ≤ 1,52Z (*)Riêng với Z≤ 20: Z≤N≤1,23ZNếu bài toán cho 2 dữ kiện là tổng số hạt và số hạt mang điện, không mang điện thì lập các phương trình và giải bình thườngNếu bài cho tổng số hạt và biết số N lớn hơn số Z không nhiều hay hơn 1,2 đơn vị, ta có thể tính Z bằng cách lấy tổng số hạt trong nguyên tử chia 3. Lấy Z chính là số nguyên sát dưới kết quả vừa tính đượcNếu chỉ cho tổng số hạt thì phải sử dụng biểu thức (*) để biện luận :Ta có : S =2Z + N N = S – 2Z (**)Thay (**) vào (*) ta được: Nếu bài toán cho số hạt trong ion thì ta vẫn gọi số p, n, e trong ng.tử của nó là Z, N, E. Sau đó tính số hạt e trong ion đó theo E và điện tích của ion: +) Nếu ion là Aa+ thì số e =E – a+) nếu ion là: Bb- thì số e = E +b.Nếu bài toán cho số hạt trong 1 phân tử gồm nhiều ntố khác loại hoặc ion đa ntử thì ta sẽ gọi số p, n, e trong mỗi loại ntử đó là Z, N, E, Z’, N’, E’ sau đó tiến hành lập các phương trình toán học bình thường.Ví dụ1: Nguyên tử của Nguyên tố X có cấu tạo bởi 115 hạt. Trong đó, hạt mang điện nhiều hơn hạt không mang điện là 25 hạt. Xác định số hạt từng loại cấu tạo nên ntử đó. Đ/S: Z=35Ví dụ 2: Tổng số hạt trong nguyên tử một nguyên tố là 13, số hạt n lớn hơn số hạt p không đáng kể. Xác định tên nguyên tố.Ví dụ 3: Một cation R3+ có tổng số hạt là 37. Tỉ số hạt e đối với n là 5/7. Tìm số p, e, n trong R3+? Đ/S: AlVí dụ 4:Một hợp chất ion tạo ra từ ion M+ và ion X2-. Trong phân tử M2X, tổng số hạt cơ bản là 140 và số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 44. Số khối của M+ lớn hơn số khối của X2- là 23. Tổng số hạt cơ bản trong M+ nhiều hơn trong X2- là 31. Tìm đthn, số khối của M và X. Tìm công thức phân tử của M2X.Bài 1: Một nguyên tử R có tổng số hạt là 34, trong đó số hạt mang điện nhiều gấp 1,8333 lần số hạt không mang điện. Tìm số hạt p, n, e và số khối của R? Đ/S: NaBài 2:Một nguyên tử có tổng số các hạt là 62 và có số khối nhỏ hơn 43. Tìm số p, số n, và khối lượng mol nguyên tử.Bài 3: Nguyên tử R có tổng số hạt là 115 và có số khối là 80. Tìm điện tích hạt nhân của R?Bài 4: Tổng số hạt trong nguyên tử R là 76, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 20. Tìm số p, n, e và số điện tích hạt nhân của R? Bài 5: Nguyên tử R có tổng số hạt trong nguyên tử là 52, số hạt không mang điện gấp 1,059 lần số hạt mang điện dương. Xác định số hiệu ntử của R?Bài 6: Tổng số hạt trong nguyên tử R là 155, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 33. Tìm số p, n, e và số điện tích hạt nhân của R?

Luyện Tập Cấu Tạo Nguyên Tử

PHIẾU HỌC TẬPBÀI 3: LUYỆN TẬP THÀNH PHẦN NGUYÊN TỬ

Dạng 1. Xác định nguyên tố, kí hiệu nguyên tửTự luậnBài 1. Nguyên tố X có tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử là 46. Trong đó số hạt mang điện gấp 1,88 lần số hạt không mang điện. Tìm kí hiệu nguyên tử X.Bài 2. Nguyên tử X có tổng số hạt là 46, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là 14 hạt. Tính số khối của X. Viết kí hiệu của nguyên tử X?Bài 3.Nguyên tử X có tổng số hạt cơ bản là 34, điện tích hạt nhân là 11+. Viết kí hiệu nguyên tử X.Bài 4.Nguyên tử của nguyên tố R có tổng số hạt cơ bản (proton, nơtron, electron) là 52; trong đó tổng số hạt không mang điện gấp 1,059 lần hạt mang điện dương. Viết kí hiệu nguyên tử R?Bài 5.Một nguyên tử có tổng số hạt p, n, e là 40. Số hạt mang điện trong hạt nhân nguyên tử kém số hạt không mang điện là 1 hạt. Viết kí hiệu nguyên tử của nguyên tố X.Bài 6*.Nguyên tố X có tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử là 10. Xác định số hạt electron, proton và nơtron trong nguyên tử X. Viết kí hiệu nguyên tử X?Bài 7*.Nguyên tố Y có tổng số hạt cơ bản trong nguyên tử là 21. Xác định số hạt electron, proton và nơtron trong nguyên tử Y. Viết kí hiệu nguyên tử Y.

ProtonNơtronElectron

Dạng 2. Bài tập đồng vị2.1. Tự luậnBài 14. Trong tự nhiên, nguyên tố clo có hai đồng vị bền là và , trong đó đồng vị chiếm 75,77% về số nguyên tử. Tính nguyên tử khối trung bình của Cl?Bài 15.Molipden (Mo) có 7 đồng vị với thành phần % số nguyên tử trong tự nhiên làĐồng vị92Mo94Mo95Mo96Mo97Mo98Mo100Mo

Hãy xác định số khối trung bình của Mo.Bài 16. Trong tự nhiên nguyên tố Cu có 2 đồng vị. Trong đó, phần trăm số nguyên tử đồng vị chiếm 73%. Biết nguyên tử khối trung bình của Cu là 63,54. Xác định nguyên tử khối của đồng vị còn lại. Bài 17.Khối lượng nguyên tử trung bình của Brom là 79,91. Brom có hai đồng vị bền là và . Biết chiếm 54,5% . Tìm số khối của đồng vị thứ hai.Bài 18. Cacbon có 2 đồng vị và . Nguyên tử khối trung bình