Chủ đề hạt nhân nguyên tử chiếm tỷ trọng điểm số đáng kể trong cấu trúc đề thi tốt nghiệp THPT môn Vật lý. Việc nắm vững lý thuyết, thành thạo công thức và luyện tập các dạng bài tập hạt nhân nguyên tử có đáp án sẽ giúp sĩ tử Lớp 12 tự tin bứt phá điểm 8+ trong kỳ thi sắp tới.

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

• 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

Bài tập hạt nhân nguyên tử

Xem thêm: 100 bài tập hạt nhân nguyên tử mới nhất

Lời kết

Chương hạt nhân nguyên tử yêu cầu học sinh lớp 12 nắm chắc các khái niệm như độ hụt khối, năng lượng liên kết, phóng xạ, phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch. Khi hiểu đúng bản chất và luyện tập thường xuyên, bạn sẽ xử lý tốt hơn các dạng câu hỏi liên quan trong bài thi tốt nghiệp THPT.

Song song với việc ôn thi, học sinh cũng nên sớm tìm hiểu ngành học và lộ trình sau THPT để lựa chọn hướng đi phù hợp với năng lực, sở thích và mục tiêu nghề nghiệp.

Cao đẳng Anh Quốc BTEC FPT triển khai các chương trình đào tạo như Công nghệ bán dẫn, Kỹ thuật phần mềm, Thiết kế đồ họa, Marketing, Quản trị và Logistics. Các chương trình tương ứng thuộc hệ thống Pearson BTEC Level 5 HND của Anh Quốc.

Một số ưu điểm học sinh có thể tham khảo:

• Thời gian học chuyên ngành là 2 năm, gồm 6 học kỳ.
• Thời gian học tiếng Anh dự bị, nếu có, phụ thuộc vào trình độ đầu vào của từng sinh viên.
• Sinh viên hoàn thành chương trình tương ứng nhận văn bằng Pearson BTEC Level 5 HND theo ngành đào tạo.
• Người học có thể tìm hiểu lộ trình học tiếp lên bậc cao hơn tại các trường có chính sách tiếp nhận phù hợp.
• Chính sách học bổng có thể thay đổi theo từng kỳ tuyển sinh, vì vậy cần kiểm tra thông tin chính thức tại thời điểm đăng ký.

 Câu hỏi thường gặp

Q1: Những hạt nhân nào có độ bền lớn?

A: Độ bền hạt nhân thường được đánh giá thông qua năng lượng liên kết riêng. Các hạt nhân có năng lượng liên kết riêng lớn thường bền hơn. Vùng hạt nhân trung bình, đặc biệt quanh sắt và niken, có năng lượng liên kết riêng thuộc loại lớn nhất.

Q2: Phân hạch và nhiệt hạch khác nhau như thế nào?

A: Phân hạch là quá trình một hạt nhân nặng bị tách thành các hạt nhân nhẹ hơn và giải phóng năng lượng. Nhiệt hạch là quá trình các hạt nhân rất nhẹ kết hợp thành hạt nhân nặng hơn, đồng thời giải phóng năng lượng.

Q3: Tia phóng xạ nào có khả năng đâm xuyên mạnh nhất?

A: Trong ba loại tia alpha, beta và gamma, tia gamma có khả năng đâm xuyên mạnh nhất. Tia gamma là bức xạ điện từ có bước sóng rất ngắn và không mang điện.