Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là

Câu hỏi: Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân là?

Trả lời: Năng lượng liên kết riêng là năng lượng liên kết tính trung bình cho một nuclon trong hạt nhân.

Năng lượng liên kết hạt nhân X là năng lượng tỏa ra khi các nuclon riêng rẽ liên kết thành hạt nhân hoặc là năng lượng tối thiểu cần thiết để phá vỡ hạt nhân thành các nuclon riêng rẽ: DE = Dm.c² = (m₀ – m)c²

Năng lượng liên kết riêng e (là năng lượng liên kết tính cho 1 nuclôn): e = ΔE/A.

Năng lượng liên kết riêng là đại lượng đặc trưng cho độ bền vững của hạt nhân, năng lượng liên kết riêng càng lớn thì hạt nhân càng bền vững và ngược lại.

>>> Xem thêm: Năng lượng liên kết của hạt nhân. Phản ứng hạt nhân

Kiến thức vận dụng để trả lời câu hỏi

1. Độ hụt khối là gì?

Khi một hạt nhân AZX được tạo nên từ Z proton và N notron thì có độ hụt khối là

∆m = [Zmp + (A – Z).mN] – mX

Giải thích kí hiệu:

Z là số hiệu nguyên tử

N là số notron

A là số nucleon ( với A = N + Z )

m_p, m_n, m_x lần lượt là khối lượng hat proton, notron và khối lượng hạt nhân

∆m là độ hụt khối

2. Năng lượng liên kết là gì?

Năng lượng liên kết hạt nhân là năng lượng nhỏ nhất để tách hạt nhân thành các proton và notron

Công thức: W_ℓk = Δm.c²

Giải thích:

W_ℓk Năng lượng liên kết

Δm độ hụt khối

Tốc độ ánh sáng c = 3.10⁸ m/s

Lưu ý: 1 u.c² = 931,5 MeV/c²

3. Năng lượng liên kết riêng là gì?

Là năng lượng liên kết tính trung bình cho một nucleon.

Dựa theo định nghĩa trên, ta có công thức: ε=W_lkA

Giải thích:

ε là kí hiệu năng lượng liên kết riêng

W_ℓk Năng lượng liên kết riêng

A là số nucleon

4. Ý nghĩa về độ lớn của năng lượng liên kết riêng

Độ lớn của năng lượng liên kết riêng có những ý nghĩa như sau:

+ Ngoại trừ các hạt sơ cấp riêng rẽ (như prô tôn, nơ trôn, êlectrôn) hạt nhân nào có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền.

+ Những hạt nhân ở giữa bảng tuần hoàn nói chung có năng lượng liên kết riêng lớn hơn so với năng lượng liên kết riêng của các hạt nhân ở đầu và cuối bảng tuần hoàn nên bền hơn.

+ Những hạt nhân có số khối A từ 50 đến 95 có năng lượng liên kết riêng lớn nhất (khoảng 8,8 MeV/nuclôn) là những hạt nhân bền vững nhất.

5. Bài tập Trắc nghiệm

Bài 1: Cho khối lượng của hạt prôton; nơtron và hạt nhân đơteri ²₁D lần lượt là 1,0073u; 1,0087u và 2,0136u. Biết 1u = 931,5MeV/c². Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân đơteri   ²₁D là:

A. 3,06 MeV/nuclôn.

B. 1,12 MeV/nuclôn.

C. 2,24 MeV/nuclôn.

D. 4,48 MeV/nuclôn.

Giải:

Đáp án B.

Bài 2: Biết khối lượng của prôtôn, nơtron và hạt nhân ¹²₆C lần lượt là 1,00728 u; 1,00867 u và 11,9967 u. Cho 1 u = 931,5 MeV/c². Năng lượng liên kết của hạt nhân ¹²₆C là:

A. 46,11 MeV.    

B. 7,68 MeV.

C. 92,22 MeV.    

D. 94,87 MeV.

Giải: W_lk = (6.1,00728 + (12 – 6).1,00867) – 11,9967).931,5 = 92,22 (MeV).

Đáp án C.

Bài 3: Biết khối lượng của prôtôn; của nơtron; của hạt nhân ¹⁶₈O lần lượt là: 1,0073 u; 1,0087 u; 15,9904 u và 1u = 931,5 MeV/c². Năng lượng liên kết của hạt nhân  ¹⁶₈O xấp xỉ bằng:

A. 14,25 MeV.    

B. 18,76 MeV.

C. 128,17 MeV.    

D. 190,81 MeV.

Giải:

Ta có: W_lk = (8.1,0073 + 8.1,0087 – 15,9904).931,5 = 128,17 (MeV).

Đáp án C.

Bài 4: Biết khối lượng của hạt nhân ²³⁵₉₂U là 234,99 u, của prôtôn là 1,0073 u và của nơtron là 1,0087 u. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân ²³⁵₉₂U :là

A. 8,71 MeV/nuclôn.

B. 7,63 MeV/nuclôn.

C. 6,73 MeV/nuclôn.

D. 7,95 MeV/nuclôn.

Giải:

Ta có:

Đáp án B.

Bài 5: Cho khối lượng của prôtôn, nơtron và hạt nhân ⁴₂He lần lượt là: 1,0073 u; 1,0087u và 4,0015u. Biết 1uc² = 931,5 MeV. Năng lượng liên kết của hạt nhân  ⁴₂He là

A. 18,3 eV.   

B. 30,21 MeV.

C. 14,21 MeV.    

D. 28,41 MeV.

Giải:

Ta có:

W_lk =(2m_p + 2m_n – mHe).c² = (2.1,0073 + 2.1,0087 – 4,0015).931,5 = 28,41 (MeV).

Đáp án D

Bài 6: Cho các khối lượng: hạt nhân ³⁷₁₇Cl ; nơtron, prôtôn lần lượt là 36,9566u; 1,0087u; 1,0073u. Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân ³⁷₁₇Cl (tính bằng MeV/nuclôn) là:

A. 8,2532.    

B. 9,2782.

C. 8,5975.    

D. 7,3680.

Giải:

Ta có:

Đáp án C.

Bài 7: Cho ba hạt nhân X, Y và Z có số nuclôn tương ứng là A_X, A_Y, A_Z với A_X = 2A_Y = 0,5A_Z. Biết năng lượng liên kết của từng hạt nhân tương ứng là ΔE_X, ΔE_Y, ΔE_Z với ΔE_Z < ΔE_X < ΔE_Y. Sắp xếp các hạt nhân này theo thứ tự tính bền vững giảm dần là:

A. Y, X, Z.   

B. Y, Z, X.

C. X, Y, Z.    

D. Z, X, Y.

Giải:

Vì ΔE_Z < ΔE_X < ΔE_Y nên 

Đáp án A.

Bài 8: Các hạt nhân đơteri ²₁H, triti, ³₁H, heli, ⁴₂He có năng lượng liên kết lần lượt là 2,22 MeV; 8,49 MeV và 28,16 MeV. Các hạt nhân trên được sắp xếp theo thứ tự giảm dần về độ bền vững của hạt nhân là

Giải:

Ta có:

Đáp án C.

Bài 9: Cho khối lượng của hạt prôton, nơtron và đơtêri ²₁D lần lượt là: 1,0073u; 1,0087u và 2,0136u. Biết 1u = 931,5 MeV/c². Năng lượng liên kết của hạt nhân  ²₁D là:

A. 2,24 MeV.    

B. 3,06 MeV.

C. 1,12 MeV.    

D. 4,48 MeV.

Giải:

Ta có: ΔE = Δm.c² = (m_p + m_n – m_D)c² = (1,0073 + 1,0087 – 2,0136).931,5 = 2,2356 (MeV). Đáp án A.

Bài 10: Phát biểu nào sau đây là khi nói về cấu tạo của hạt nhân nguyên tử?

A. Hạt nhân được cấu tạo từ các nuclôn.

B. Có hai loại nuclôn là prôtôn và nơtron.

C. Số prôtôn trong hạt nhân đúng bằng số êlectron trong nguyên tử.

D. Cả A, B và C đều đúng.

Đáp án D

Cả ba ý trên đều đúng.