Lý thuyết hạt nhân nguyên tử? Sơ đồ, công thức và bài tập 

9:19 30/01/2024

Hạt nhân nguyên tử không chỉ có tính ứng dụng cao trong đời sống đặc biệt là trong y học mà còn là một trong những chuyên đề trọng tâm trong đề thi THPT Quốc Gia. Vì vậy việc ôn tập lý thuyết hạt nhân nguyên tử là vô cùng cần thiết đối với các bạn học sinh. Nhằm giúp các bạn học sinh ôn tập thuận lợi, chúng mình đã tổng hợp lại lý thuyết hạt nhân nguyên tử trọng tâm cho các bạn học sinh tham khảo. 

hạt nhân nguyên tử là gì
hạt nhân nguyên tử là gì

Hạt nhân nguyên tử là gì 

  • Hạt nhân nguyên tử là phần trung tâm của nguyên tử, chứa hầu hết khối lượng của nguyên tử được cấu tạo từ hai loại hạt cơ bản: proton và nơtron. 
  • Hạt nhân nguyên tử có kích thước rất nhỏ, chỉ khoảng 10−15 m. Khối lượng hạt nhân chiếm khoảng 99,94% khối lượng của nguyên tử.
  • Hạt nhân nguyên tử được giữ ổn định nhờ lực hạt nhân mạnh, một loại lực tương tác mạnh giữa các hạt proton và nơtron. Lực hạt nhân mạnh có khoảng cách hoạt động rất ngắn, chỉ trong phạm vi hạt nhân nguyên tử.
  • Số proton trong hạt nhân là Z, với Z là số thứ tự của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn, được gọi là nguyên tử số. Khi ấy hạt nhân có điện tích là +Ze. Tổng số nuclôn trong hạt nhân là A, A được gọi là số khối. Khi đó số nơtron trong hạt nhân là A-Z. 

Một số khái niệm quan trọng trong lý thuyết hạt nhân nguyên tử: 

  • Nguyên tố hóa học: Nguyên tố hóa học là những nguyên tử có cùng điện tích hạt nhân cùng số proton, số electron. Ví dụ như là tất cả các nguyên tử có cùng số đơn vị diện tích hạt nhân là 17 đều là nguyên tố clo. 
  • Số hiệu nguyên tử: Số đơn vị diện tích hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố được gọi là số hiệu nguyên tử của nguyên tố đó , kí hiệu là Z. 
  • Ký hiệu nguyên tử: Số đơn vị điện tích hạt nhân và số khối được coi là những đặc trưng cơ bản của nguyên tử, người ta kí hiệu nguyên tử như sau đây:
    • X là kí hiệu của nguyên tố
    • Z số hiệu nguyên tử bằng số proton, bằng số electron
    • A là số khối ( A= Z+N) 

=> Kí hiệu nguyên tử : AZX

  • Đồng vị: Các nguyên tử có cùng số proton nhưng khác số nơtron gọi là đồng vị. Ví dụ, nguyên tử hydrogen có hai đồng vị là protium (có 1 proton và 0 nơtron) và deuterium (có 1 proton và 1 nơtron). 
  • Nguyên tử khối: Nguyên tử khối là khối lượng tương đối của một nguyên tử và cho biết khối lượng của nguyên tử đó nặng bao nhiêu lần đơn vị khối lượng nguyên tử. Khối lượng của một nguyên tử được tính bằng tổng khối lượng của proton + nơtron + electron ở bên trong nguyên tử đó. 
  • Nguyên tử khối trung bình: ở trong tự nhiên, có rất nhiều nguyên tố hóa học tồn tại với nhiều đồng vị nên đối với các nguyên tố này, nguyên tử khối được tính bằng nguyên tử khối trung bình của các đồng vị đó. 

Các phản ứng hạt nhân có nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống, như:

  • Sản xuất năng lượng hạt nhân
  • Tạo ra các chất phóng xạ
  • Điều trị ung thư
  • Nghiên cứu vũ trụ

Sơ đồ cấu tạo hạt nhân nguyên tử

Hạt nhân nguyên tử là phần trung tâm của nguyên tử, chiếm rất ít thể tích nhưng chứa gần như toàn bộ khối lượng của nguyên tử. Hạt nhân nguyên tử được cấu tạo bởi hai loại hạt là proton và nơtron.

sơ đồ cấu trúc hạt nhân nguyên tử
sơ đồ cấu trúc hạt nhân nguyên tử
  • Proton là hạt mang điện tích dương, kí hiệu là p. Số proton trong hạt nhân nguyên tử được gọi là số hiệu nguyên tử, kí hiệu là Z. Số hiệu nguyên tử xác định vị trí của nguyên tố đó trong bảng tuần hoàn hóa học.
  • Nơtron là hạt không mang điện, kí hiệu là n. Số nơtron trong hạt nhân nguyên tử được gọi là số khối nguyên tử, kí hiệu là A. Số khối nguyên tử bằng tổng số proton và nơtron trong hạt nhân.

Ví dụ: Nguyên tử H có số hiệu nguyên tử Z = 1, nghĩa là hạt nhân của nguyên tử H chỉ có 1 proton. Nguyên tử He có số hiệu nguyên tử Z = 2, số khối nguyên tử A = 4, nghĩa là hạt nhân của nguyên tử He có 2 proton và 2 nơtron.

Các công thức hạt nhân nguyên tử

Công thức hạt nhân nguyên tử sau:

  • Nguyên tử số (Z): Số proton trong hạt nhân nguyên tử.
  • Số khối (A): Tổng số nuclôn trong hạt nhân nguyên tử, trong đó nuclôn là hạt nhân của nguyên tử.
  • Số nơtron (N): Số nơtron trong hạt nhân nguyên tử, được tính bằng A - Z.

Ví dụ, hạt nhân nguyên tử của nguyên tử cacbon-12 có 6 proton và 6 nơtron, do đó:

Nguyên tử số (Z) = 6

Số khối (A) = 12

Số nơtron (N) = A - Z = 12 - 6 = 6

Khối lượng của hạt nhân nguyên tử bằng công thức: m = A * u

Trong đó:

  • m là khối lượng của hạt nhân nguyên tử
  • A là số khối của hạt nhân nguyên tử
  • u là đơn vị khối lượng nguyên tử, bằng 1,660540227 × 10^-27 kg

Công thức tính nguyên tử khối trung bình của A là: Ā = aX+bY100

Kinh nghiệm học hạt nhân nguyên tử

Trước hết, học sinh cần nắm vững các khái niệm cơ bản về hạt nhân nguyên tử như khái niệm đồng vị, nguyên tử khối, nguyên tử khối trung bình và các công thức tính toán liên quan. Học sinh có thể hệ thống hóa kiến thức đã học bằng sơ đồ tư duy để dễ dàng ghi nhớ hơn. 

Việc làm bài tập thường xuyên cũng là một cách hiệu quả để củng cố kiến thức. Học sinh nên làm nhiều bài tập khác nhau, bao gồm cả bài tập trắc nghiệm và bài tập tự luận có mức độ từ dễ đến khó. Các bạn học sinh có thể luyện giải bài tập trong sách giáo khoa, sách bài tập, các tài liệu uy tín trên internet. Khi làm bài tập, học sinh cần chú ý phân tích đề bài, xác định phương pháp giải và kiểm tra lại kết quả. 

Để tăng phần thú vị khi học Hạt nhân nguyên tử, các bạn học sinh có thể tìm hiểu thêm tính ứng dụng của hạt nhân nguyên tử trong đời sống đặc biệt là trong y học. Việc tìm hiểu này không chỉ giúp bạn cảm thấy thích thú hơn với bộ môn Hóa học mà còn hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của hạt nhân nguyên tử trong đời sống. 

kinh nghiệm học hạt nhân nguyên tử
kinh nghiệm học hạt nhân nguyên tử

Hy vọng với những kiến thức và kinh nghiệm mà chúng mình đã tổng hợp trên đây các bạn sẽ ôn tập tốt và đạt kết quả cao trong kỳ thi sắp tới. BTEC FPT chúc các bạn thành công trên con đường học tập. 

Tags:

Có thể bạn chưa đọc

  • Đặt câu hỏi tư vấn
  • BTEC FPT sẽ trực tiếp liên hệ lại với bạn trong vòng 48h để giải đáp cụ thể mọi thắc mắc về vấn đề tuyển sinh và học tập của bạn