Công thức tính số hạt nhân dựa vào hằng số Avogadro - Vật lý 12

Khái niệm:

- Số khối hay số hạt, ký hiệu $A$, chỉ tổng số hạt trong hạt nhân nguyên tử. Với $Z$ là số proton, $N$ là số neutron thì $A=Z+N$.

- Số khối thường được ghi cao bên trái ký hiệu của nguyên tố ${}_Z{}^{A}X$.

Đơn vị tính: nuclôn

Khái niệm:

Số hạt nhân phóng xạ là số hạt nhân không bền vững thực hiện quá trình phân hủy tự phát (phân rã). Quá trình phân hủy này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ.

Đơn vị tính: hạt

Khái niệm:

Khối lượng của chất phóng xạ là khối lượng hạt nhân không bền vững thực hiện quá trình phân hủy tự phát (phân rã). Quá trình phân hủy này kèm theo sự tạo ra các hạt và có thể kèm theo sự phát ra các bức xạ điện từ.

Đơn vị tính: gam (g)

Khái niệm:

- Hằng số Avogadro là một hằng số tỉ lệ thuận liên hệ số hạt (thường là nguyên tử, phân tử hoặc ion) trong một mẫu với lượng chất trong mẫu đó. 

- Quy ước: $N_A=6,023.{10}^{23} mo{l}^{-1}$.

Đơn vị tính: $mo{l}^{-1}$

Ý nghĩa : số nguyên tử chứa trong một mol chất.

Được dặt tên theo nhà khoa học Amedeo Avogadro

Năm 1965 Josef đã làm thí nghiệm xác định số hạt trong điều kiện khí lý tưởng nhất định tìm ra hằng số  Loshmidt có liên quan đến hằng số Avogadro.

Năm 1926, Perrin được giải Nobel về thí nghiệm xác định hằng số Avogadro.

Phát biểu: Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là proton và neutron; hai loại hạt này có tên chung là nucleon. 

Chú thích: $X$: kí hiệu hóa học $X$ của nguyên tố

$Z$: số thứ tự của nguyên tử trong bảng tuần hoàn (nguyên tử số)

$A$: tổng số nucleon trong một hạt nhân (số khối)

$\Rightarrow$Số neutron trong hạt nhân là $A-Z$.

Ví dụ: ${}_1{}^{1}H; {}_6{}^{12}C; {}_8{}^{16}O; {}_{92}{}^{238}U$

Một số hạt sơ cấp: ${}_1{}^{1}p, {}_0{}^{1}n, {}_{-1}{}^{0}e$

Phát biểu: Các hạt nhân đồng vị là những hạt nhân có cùng số Z, khác số A, nghĩa là cùng số proton và khác số neutron.

Ví dụ: ${}_1{}^{1}H; {}_1{}^{2}H; {}_1{}^{3}H$

Hidro có ba đồng vị là:

- Hidro thường ${}_1{}^{1}H$ chiếm 99,99% hidro thiên nhiên.

- Hidro nặng ${}_1{}^{2}H$, còn gọi là Deuteri ${}_1{}^{2}D$, chiếm 0,015% hidro thiên nhiên.

- Hidro siêu nặng ${}_1{}^{3}H$, còn gọi là Triti ${}_1{}^{3}T$; hạt nhân này không bền, thời gian sống của nó khoảng 10 năm.

Phát biểu: Để tính toán được khối lượng hạt nhân, người ta đã định nghĩa một đơn vị đo mới. Đơn vị này gọi là đơn vị khối lượng nguyên tử, kí hiệu là $u$.

Quy ước: Đơn vị $u$ có giá trị bằng $\frac{1}{12}$ khối lượng nguyên tử của đồng vị ${}_6{}^{12}C$.

$1\left(u\right)=1,66.{10}^{-27}\left(kg\right)$

Lưu ý: Các hạt nhân có khối lượng rất lớn so với khối lượng của electron; vì vậy khối lượng nguyên tử tập trung gần như toàn bộ ở hạt nhân.

Phát biểu: Số hạt nhân phân rã của một nguồn giảm theo quy luật hàm số mũ.

Chú thích: 

$N,m:$ số hạt nhân và khối lượng còn lại vào thời điểm t.

$N_0,m_0:$ số hạt nhân và khối lượng ban đầu tại $t=0.$

$t$: thời gian phân rã $(s, h, ngày,...)$

$T$: chu kì bán rã của nguyên tử, cứ sau mỗi chu kì này thì 1/2 số nguyên tử của chất ấy đã biến đổi thành một chất khác. $(s, h, ngày,...)$

$\lambda :$ hằng số phóng xạ $\left(s^{-1}\right)$

Chú thích: 

$∆N,∆m:$ số hạt nhân và khối lượng bị phân rã sau thời gian t

$N_0,m_0:$ số hạt nhân và khối lượng ban đầu tại $t=0$

$t$: thời gian phân rã $(s, h, ngày,...)$

$T$: chu kì bán rã của hạt $(s, h, ngày,...)$

$\lambda$: hằng số phóng xạ $\left(s^{-1}\right)$