Giáo án vạt lý - Tiết 82: phản ứng hạt nhân

TIẾT 82: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN I. Mục đích yêu cầu: - Giúp học sinh nghiên cứu các phản ứng hạt nhân, đặc biệt là các định luật bảo toàn trong phản ứng hạt nhân, rồi áp dụng vào sự phóng xạ để tìm ra các quy tắc dịch chuyển. - Yêu cầu viết đúng các phương trình phản ứng hạt nhân; tìm được hạt nhân con khi biết loại phóng xạ của hạt nhân mẹ. Phương pháp: Diễn giảng, pháp vấn, gợi mở. II. Chuẩn bị: HS: xem Sgk. III. Tiến hành lên lớp: A. Ổn định: B. Kiểm tra: Sự phóng xạ là gì? Nêu đặc điểm của các loại tia phóng xạ? C. Bài mới: PHƯƠNG PHÁP NỘI DUNG I. Trong phản ứng A + B  C + D - Các hạt ở vế trái hoặc phải có thể là các hạt sơ cấp: I. PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: Phản ứng hạt nhân là tương tác giữa 2 hạt nhân dẫn đến sự biến đổi chúng để tạo thành 2 hạt nhân mới: + electron: e0 1 hoặc e- + pozitron: e0 1 hoặc e+ + proton: H1 1 hoặc p + nơtron: n0 1 hoặc n + photon: g (Học sinh có thể cho biết ký hiệu của các hạt sơ cấp trên? Lưu ý: đối với H1 1 ở nhân chỉ có 1 photon mà không có nơtron, nên ký hiệu proton ta có dùng ký hiệu H1 1 ) A + B  C + D Trong số các hạt này, có thể là các hạt đơn giản hơn hạt nhân là: các nuclon, e-, photon… * Sự phóng xạ là trường hợp riêng của phản ứng hạt nhân. Trong đó, hạt nhân A (hạt nhân mẹ) phóng xạ ra các hạt a, b và tạo ra hạt nhân B (hạt nhân con): A  B + C (a,b…) II. a. Proton có thể biến thành nơtron và ngược lại nhưng số nuclon vẫn không đổi (A = const). b. Trong phản ứng hạt nhân chỉ có hạt nhân tương tác với nhau mà không tương tác với vật nào khác  tạo nên một hệ kín  điện tích không đổi. c. Trong thế giới vĩ mô, ta có: năng II. CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN: a. Bảo toàn số nuclon (số khối A): tổng số các nuclon (A) trước và sau phản ứng bao giờ cũng bằng nhau. AA + AB = AC + AD b. Bảo toàn điện tích (nguyên tử số Z): tổng điện tích của các hạt trước và sau phản ứng bao giờ cũng bằng nhau. lượng và động lượng được bảo toàn  trong thế giới vi mô cũng vậy. * Vậy phản ứng hạt nhân và phản ứng hóa học có gì giống và khác nhau? (Giống: bảo toàn số nuclon; Khác: ở phản ứng hóa học nguyên tử không thay đổi, nhưng ở phản ứng hạt nhân n  p và ngược lại. ZA + ZB = ZC + ZD Chú ý: Trong phản ứng hạt nhân, không có định luật bảo toàn khối lượng của hệ. III. a) Phóng xạ a Từ pt: XA Z  He3 2 + YA Z ' ' Áp dụng định luật bảo toàn: - số khối: A’ = ? - điện tích: Z’ = ? => Xác định vị trí hạt nhân con so với hạt nhân mẹ trong bảng tuần hoàn? Áp dụng phương trình trên, học sinh viết phương trình cho Ra226 88 ? b) Phóng xạ b+, b-: III. VẬN DỤNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN VÀ SỰ PHÓNG XẠ. CÁC QUY TẮC DỊCH CHUYỂN. a. Phóng xạ a: He3 2 Phương trình: XA Z  He3 2 + YA Z ' ' Theo định luật bảo toàn số nuclon thì: A = 4 + A’ => A’ = A – 4 Theo định luật bảo toàn điện tích thì: Z = 2 + Z’ => Z’ = Z – 2 => Vậy hạt nhân con ở vị trí lùi 2 ô trong bảng hệ thống phân loại tuần hoàn và có số khối nhỏ hơn Từ pt: XA Z  e0 1 - + YA Z ' ' và pt: XA Z  e0 1 + + YA Z ' ' Áp dụng định luật bảo toàn điện tích, và số nuclon, học sinh xác định: A’ = ? Z’ = ? Từ đó, cho biết vị trí của hạt nhân con trong bảng hệ thống tuần hoàn? * Áp dụng: các quy tắc dịch chuyển trên, học sinh hãy xác định hạt nhân con khi biết hạt nhân mẹ và loại phóng xạ? hạt nhân mẹ 4 đơn vị. Ví dụ: Ra226 88  He4 2 + Rn222 86 b. Phóng xạ b-: ( e0 1 -) Phương trình: XA Z  e0 1 - + YA Z ' ' Ta có: A = A’ + 0 => A’ = A Z = Z’ + (-1) => Z’ = Z + 1 => Với phóng xạ b- thì hạt nhân con có vị trí tiến một ô trong bảng hệ thống phân loại tuần hoàn và có số khối bằng hạt nhân mẹ. Ví dụ: Bi210 83  e0 1 + Po210 84 Lưu ý: thực chất của phóng xạ b- là trong hạt nhân một nơtron biến thành một proton, 1 electron và 1 nơtron hay: n  p + e- +  ( : nơtrino) c. Phóng xạ b+: ( e0 1 +) phương trình: XA Z  e0 1 + + YA Z ' ' ta có: A = A’ + 0 => A’ = A Z = Z’ + (+1) => Z’ = Z – 1 => Với phóng xạ b+ thì hạt nhân con có vị trí lùi * Lưu ý: trong phóng xạ b, còn có mặt của một loại hạt là hạt nơtrino ( ) là hạt không mang điện, có khối lượng bằng không, chuyển động với vận tốc ánh sáng, hầu như không tương tác với vật chất  rất khó phát hiện. d Phóng xạ g: (g là một photon). Khi hạt nhân con ở Ecao  Ethấp thì ở hạt nhân xảy ra hiện tượng gì? (Phát ra 1 photon có năng lượng: E = Ecao - Ethấp) Vì g có A = 0 và Z = 0  vậy trong phóng xạ g có sự biến đổi hạt nhân không? một ô trong bảng hệ thống phân loại tuần hoàn và có số khối bằng số khối hạt nhân mẹ. Ví dụ: P30 15  e0 1 + + Si3014 Lưu ý: thực chất của phóng xạ b+ là trong hạt nhân một proton biến thành một nơ tron, một pozitron và một nơtrino (g): p  n + e+ +  d. Phóng xạ g: Khi hạt nhân con sinh ra ở trạng thái kích thích, nó chuyển từ trạng thái Ecao xuống trạng thái Ethấp, đồng thời nó phóng ra photon có năng lượng: hf = Ecao - Ethấp Vậy, trong phóng xạ g là phóng xạ đi kèm phóng xạ a, b. Ơ phóng xạ g không có sự tạo ra hạt nhân khác. D. Củng cố: Nhắc lại các khái niệm trên. E. Dặn dò: - BTVN: 2, 3, 4 Skg trang 218 - Xem bài: “Bài tập”