Chương 2 : CẤU TẠO NGUYÊN TỬ - HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ
Proton có : mp = 1,00724 u = 1,6725.10-24 g điện tích qP = 1,602.10-19 C = + e 2.1.2.2.Neutron : được Chadwick tìm ra vào năm 1932 khi bắn chùm tia α vào hạt nhân nguyên tử Be, ông thấy ngoài sự xuất hiện của C còn có hạt khác có m ≈ 1u và không mang điện gọi 4 9 12 1 là neutron. 2 He + 4 Be 6C + 0n -24 Neutron có : mn = 1,00865 u = 1,67482.10 g , điện tích qn = 0 Z : số proton trong nhân. Vì mp ≈ 1u nên khối lượng của Z proton là Z. N : số neutron, tương tự khối lượng của N neutron là N Vì vậy : A = Z + N gọi là số khối của hạt nhân. Vì me << mp , mn nên A cũng coi là số khối của nguyên tử. 2.1.2.3.Đồng vị : Từ này nguyên nghĩa là ở cùng vị trí trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học, tức cùng chiếm 1 ô trong hệ thống tuần hoàn (cùng Z) và được định nghĩa đồng vị là những dạng khác nhau của cùng một nguyên tố mà nguyên tử có số neutron N khác nhau. Đồng lượng : là hiện tượng khi các nguyên tố có cùng số khối A Đồng trung : là hiện tượng khi các nguyên tố có cùng số neutron Ví dụ : Clo có 2 đồng vị là : 35 Cl và 37 Cl Hidro có 3 đồng vị là : 11 H ; deuteri 21 H ; triti 31 H Triti 31 H đồng trung với 42 He ; còn 146 C và 147 N là đồng lượng. 2.1.2.4.Khối lượng và kích thước hạt nhân : Ta đã biết me << mP, mN, nên một cách gần đúng, xem như khối lượng nguyên tử tập trung hết vào nhân và mỗi nguyên tử có số hạt khác nhau nên khối lượng nguyên tử (khối lượng hạt nhân) của mỗi nguyên tử phải khác nhau. Số nucleon càng nhiều thì thể tích càng lớn, một cách gần đúng người ta xem bán kính hạt nhân R=k 3A Với k là hằng số tỉ lệ : k = 1,414.10-5 m A là số khối ; đường kính hạt nhân vào khoảng 10-4 ÷ 10-5 của nguyên tử. Vì vậy, tỉ khối của hạt nhân vô cùng lớn. Hạt nhân có kích thước rất nhỏ, nhưng trong đó có chứa neutron trung tính và các proton có điện tích cùng dấu, vì vậy trong hạt nhân có 2 loại lực : lực đẩy tĩnh điện giữa các proton và lực hút giữa các nucleon - gọi là lực hạt nhân. Lực hạt nhân chỉ có tác dụng trong khoảng cách rất nhỏ và có cường độ rất lớn - lớn hơn lực tĩnh điện nhiều, khi khoảng cách tăng lên lực hạt nhân giảm nhanh. Người ta cho rằng+ lực hạt nhân là lực− có được do sự trao +π -π đổi mezon π với nhau giữa các nucleon : p n hay p n − +π
+
-π
2.1.2.5.Cấu trúc hạt nhân : có một số mô hình về cấu trúc hạt nhân, nhưng chúng ta chỉ đề cập đến 2 mô hình : cấu trúc lớp và cấu trúc giọt. * Mô hình cấu trúc lớp : Qua thực nghiệm người ta nhận thấy các hạt nhân có số proton hoặc số neutron bằng 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 thì các hạt nhân này có tính bền vững khác thường (gọi các số nucleon này là số magic) người ta cho rằng các hạt nhân có số magic này có cấu trúc đặc biệt nào đó, vì vậy các hạt nhân như tạo thành từng lớp, khi các lớp trong hạt nhân đạt được số magic thì lớp đó "bão hòa", khi số nucleon vượt quá số magic thì năng lượng liên kết trong hạt nhân với nucleon cuối giảm đi, mô hình này coi hạt nhân như lớp vỏ electron : các nucleon được phân bố vào các lớp, các lớp có các mức năng lượng khác nhau và trường ở bên trong hạt nhân có tính đối xứng xuyên tâm. * Mô hình cấu trúc giọt : theo mô hình này, hạt nhân nguyên tử được xem như những giọt chất lỏng và vì lực hạt nhân có tác dụng tầm ngắn và có tính bão hoà tức là mỗi nucleon chỉ tương tác với một số hạt gần nó nhất. Ngoài ra còn có mẫu tập thể, mẫu quang học, mẫu khí Fermi. 2.1.2.6.Spin hạt nhân :
10
HÓA ĐẠI CƯƠNG 1