Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử không bền vững bị biến đổi thành hạt nhân

Phóng xạ là hiện tượng hạt nhân nguyên tử không bền vững bị biến đổi thành hạt nhân của nguyên tử khác, đồng thời phát ra bức xạ dạng hạt hoặc photon có năng lượng lớn, gọi là tia phóng xạ.

Trong tự nhiên, các nguyên tố phóng xạ tự nhiên có thể phân bố trong đất, nước và trong không khí, được chia thành 4 họ phóng xạ: họ uranium, họ actinium, họ thorium và họ neptinum. Uranium được tìm thấy trong tự nhiên gồm hai đồng vị phổ biến ${}^{235}\text{U}$ (0,711%) và ${}^{238}\text{U}$ (99,284%). Uranium có trong đất đá, cũng xuất hiện trong thực vật và trong các mô ở người; cùng họ uranium còn có ${}^{226}\text{Ra}$ và các sản phẩm phân rã của nó ${}^{222}\text{Rn}$, ${}^{210}\text{Pb}$, ${}^{210}\text{Bi}$,... Thorium chỉ có đồng vị ${}^{232}\text{Th}$ xuất hiện trong tự nhiên, các đồng vị còn lại đều không bền.

Tia phóng xạ gồm có hạt alpha ($\alpha$), hạt beta ($\beta$) và bức xạ điện từ gamma ($\gamma$), được gọi tương ứng là phóng xạ $\alpha$, phóng xạ $\beta$, phóng xạ $\gamma$.

Nhiều phản ứng phân rã hạt nhân tạo ra hạt nhân mới ở trạng thái kích thích có mức năng lượng cao, khi trở về trạng thái cơ bản (bền vững) sẽ phát bức xạ dưới dạng photon có năng lượng cao, gọi là phóng xạ $\gamma$. Phóng xạ $\gamma$ thường đi kèm với phóng xạ $\alpha$, $\beta$.

Các tia $\alpha$, $\beta$, $\gamma$ có khả năng đâm xuyên và khả năng gây ion hóa khác nhau. Tia $\alpha$ không đâm xuyên được qua giấy, tia $\beta$ có thể đi xuyên qua giấy, tia $\gamma$ đi xuyên qua giấy, da, nhựa, nhôm, vonfram,... tuy nhiên khả năng gây ion hóa của tia $\alpha$ là mạnh nhất, tia $\gamma$ là yếu nhất.

Trong phản ứng hạt nhân, cả số khối và điện tích đều được bảo toàn:

Phóng xạ $\alpha$: Sau phóng xạ $\alpha$, điện tích hạt nhân nguyên tử giảm 2 đơn vị và số khối giảm 4 đơn vị.

Phóng xạ $\beta^{-}$: Sau phóng xạ $\beta^{-}$, điện tích hạt nhân nguyên tử tăng 1 đơn vị, số khối không thay đổi.

Phóng xạ $\beta^{+}$: Sau phóng xạ $\beta^{+}$, điện tích hạt nhân nguyên tử giảm 1 đơn vị, số khối không thay đổi.

Phóng xạ $\gamma$: Không làm thay đổi điện tích hạt nhân nguyên tử và số khối của nguyên tử.

Phản ứng hạt nhân là sự biến đổi hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố hóa học này thành hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố hóa học khác. Có thể chia thành phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch.

Phản ứng phân hạch: Dưới tác dụng của neutron, hạt nhân nặng phân chia thành 2 hạt nhân mới nhẹ hơn, gọi là 2 mảnh phân hạch, đồng thời giải phóng năng lượng. Nhiên liệu chủ yếu của phản ứng phân hạch là ${}^{235}\text{U}$ và ${}^{239}\text{Pu}$.

Phản ứng nhiệt hạch (Phản ứng tổng hợp hạt nhân): Là quá trình 2 hạt nhân nhẹ hợp lại để tạo thành hạt nhân mới nặng hơn, đồng thời giải phóng năng lượng. Nhiên liệu thường dùng cho phản ứng nhiệt hạch là đồng vị deuterium và tritium của H.

${}_{1}^{2}\text{D} +_{1}^{3}\text{T}\rightarrow_{2}^{4}\text{He} +_{0}^{1}\text{n} + 17,6\text{~MeV}$

Trả lời cho các câu 1, 2, 3, 4, 5, 6 dưới đây:

Câu hỏi số 1:

Nhận biết

Nhận định dưới đây là đúng hay sai?

Phản ứng phân rã Uranium là một phản ứng hóa học.

A. Đúng

B. Sai

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:978533

Phương pháp giải

Dựa vào định nghĩa phản ứng hạt nhân và phản ứng hóa học.

Giải chi tiết

Phản ứng phân rã Uranium là sự biến đổi hạt nhân nguyên tử của nguyên tố này thành hạt nhân nguyên tử của nguyên tố khác (phóng xạ/phản ứng hạt nhân), không phải là phản ứng hóa học (phản ứng hóa học chỉ thay đổi lớp vỏ electron, không làm biến đổi hạt nhân). Do đó nhận định trên là sai.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 2:

Thông hiểu

Phản ứng nào dưới đây mô tả chính xác phóng xạ $\beta^{-}$?

A. ${}_{Z}^{A}\text{X}\rightarrow_{2}^{4}\text{He} +_{Z - 2}^{A - 4}\text{X}'$

B. ${}_{Z}^{A}\text{X}\rightarrow_{- 1}^{0}\text{e} +_{Z + 1}^{A}\text{X}'$

C. ${}_{Z}^{A}\text{X}\rightarrow_{- 1}^{0}\text{e} +_{Z - 1}^{A}\text{X}'$

D. ${}_{Z}^{A}\text{X}\rightarrow_{2}^{0}\text{e} + \gamma$

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:978534

Phương pháp giải

Áp dụng định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích trong phản ứng hạt nhân.

Hạt $\beta^{-}$ chính là electron có kí hiệu ${}_{- 1}^{0}\text{e}$.

Giải chi tiết

Phương trình tổng quát của phóng xạ $\beta^{-}$:

${}_{Z}^{A}\text{X}\rightarrow_{- 1}^{0}\text{e} +_{Z'}^{A'}\text{X}'$

Áp dụng định luật bảo toàn:

Bảo toàn số khối: $\left. A = 0 + A'\Rightarrow A' = A \right.$

Bảo toàn điện tích: $\left. Z = - 1 + Z'\Rightarrow Z' = Z + 1 \right.$

Vậy phương trình đúng là: ${}_{Z}^{A}\text{X}\rightarrow_{- 1}^{0}\text{e} +_{Z + 1}^{A}\text{X}'$.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 3:

Thông hiểu

Dãy nào dưới đây là kí hiệu hóa học của các hạt theo thứ tự $\alpha$, $\beta^{+}$, $\beta^{-}$?

A. ${}_{2}^{4}\text{He},_{- 1}^{0}\text{e},_{+ 1}^{0}\text{e}$

B. ${}_{2}^{4}\text{He},_{+ 1}^{0}\text{e},_{- 1}^{0}\text{e}$

C. ${}_{- 1}^{0}\text{e},_{+ 1}^{0}\text{e},_{2}^{4}\text{He}$

D. ${}_{+ 1}^{0}\text{e},_{- 1}^{0}\text{e},_{2}^{4}\text{He}$

Đáp án đúng là: B

Xem lời giải

Câu hỏi:978535

Phương pháp giải

Ghi nhớ bản chất và kí hiệu hạt nhân của các tia phóng xạ:

Hạt $\alpha$ là hạt nhân heli: ${}_{2}^{4}\text{He}$.

Hạt $\beta^{+}$ là positron: ${}_{+ 1}^{0}\text{e}$.

Hạt $\beta^{-}$ là electron: ${}_{- 1}^{0}\text{e}$.

Giải chi tiết

Thứ tự các hạt $\alpha$, $\beta^{+}$, $\beta^{-}$ tương ứng với các kí hiệu là: ${}_{2}^{4}\text{He},_{+ 1}^{0}\text{e},_{- 1}^{0}\text{e}$.

Đáp án cần chọn là: B

Câu hỏi số 4:

Thông hiểu

Các nhận định dưới đây là đúng hay sai?

	Đúng	Sai
a) Khả năng đâm xuyên của các tia phóng xạ có thể sắp xếp theo thứ tự là: $\gamma < \beta < \alpha$.
b) Khả năng gây ion hóa của các tia phóng xạ có thể sắp xếp theo thứ tự là: $\gamma < \beta < \alpha$.
c) Không phải phản ứng hạt nhân nào cũng tạo ra phóng xạ $\gamma$.

Đáp án đúng là: S; Đ; Đ

Xem lời giải

Câu hỏi:978536

Phương pháp giải

Dựa vào tính chất của các tia phóng xạ $\alpha$, $\beta$, $\gamma$ được nêu trong văn bản lý thuyết.

Giải chi tiết

Ý a): Khả năng đâm xuyên của tia $\alpha$ là yếu nhất (không xuyên qua giấy), tia $\beta$ xuyên qua giấy, tia $\gamma$ mạnh nhất (xuyên qua giấy, da, nhựa, nhôm...). Thứ tự đúng phải là $\alpha < \beta < \gamma$ $\Rightarrow$ Sai.

Ý b): Khả năng gây ion hóa của tia $\alpha$ mạnh nhất, tia $\beta$ trung bình và tia $\gamma$ yếu nhất. Thứ tự từ yếu đến mạnh là $\gamma < \beta < \alpha$ $\Rightarrow$ Đúng.

Ý c): Phóng xạ $\gamma$ chỉ phát ra khi hạt nhân con tạo thành sau phân rã đang ở trạng thái kích thích chuyển về trạng thái cơ bản. Nếu hạt nhân con sinh ra đã ở trạng thái cơ bản thì không kèm theo phóng xạ $\gamma$ $\Rightarrow$ Đúng.

Đáp án cần chọn là: S; Đ; Đ

Câu hỏi số 5:

Vận dụng

Nguyên tố nào được tạo ra trong phản ứng hạt nhân dưới đây?

$\left. {}_{0}^{1}\text{n} +_{92}^{235}\text{U}\rightarrow? +_{36}^{92}\text{Kr} + 3_{0}^{1}\text{n} \right.$

A. ${}_{56}^{141}\text{Ba}$.

B. ${}_{56}^{142}\text{Ba}$.

C. ${}_{55}^{141}\text{Cs}$.

D. ${}_{55}^{142}\text{Cs}$.

Đáp án đúng là: A

Xem lời giải

Câu hỏi:978537

Phương pháp giải

Áp dụng định luật bảo toàn số khối và định luật bảo toàn điện tích cho phản ứng hạt nhân:

$\begin{array}{l} {{\sum A_{\text{truoc}}} = {\sum A_{\text{sau}}}} \\ {{\sum Z_{\text{truoc}}} = {\sum Z_{\text{sau}}}} \end{array}$

Giải chi tiết

Gọi hạt nhân cần tìm là ${}_{Z}^{A}\text{X}$. Phương trình phản ứng:

${}_{0}^{1}\text{n} +_{92}^{235}\text{U}\rightarrow_{Z}^{A}\text{X} +_{36}^{92}\text{Kr} + 3_{0}^{1}\text{n}$

Bảo toàn số khối:

$\left. 1 + 235 = A + 92 + 3 \times 1\Rightarrow A = 141 \right.$

Bảo toàn điện tích:

$\left. 0 + 92 = Z + 36 + 3 \times 0\Rightarrow Z = 56 \right.$

Hạt nhân có $Z = 56$, $A = 141$ là Barium (${}_{56}^{141}\text{Ba}$).

Đáp án cần chọn là: A

Câu hỏi số 6:

Thông hiểu

Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch?

A. Nhiên liệu thường dùng cho phản ứng nhiệt hạch là các đồng vị deuterium và tritium của hydrogen.

B. Phản ứng phân hạch là quá trình hạt nhân nặng hấp thụ một neutron và vỡ ra thành hai hạt nhân nhẹ hơn.

C. Cả phản ứng phân hạch và phản ứng nhiệt hạch đều là các phản ứng hạt nhân tỏa năng lượng.

D. Phản ứng nhiệt hạch có thể xảy ra ở nhiệt độ thường nếu mật độ hạt nhân tham gia phản ứng đủ lớn.

Đáp án đúng là: D

Xem lời giải

Câu hỏi:978538

Phương pháp giải

Dựa vào định nghĩa và điều kiện xảy ra của phản ứng phân hạch, phản ứng nhiệt hạch.

Giải chi tiết

A đúng: Theo lý thuyết, nhiên liệu của phản ứng nhiệt hạch là deuterium và tritium của H.

B đúng: Phản ứng phân hạch xảy ra khi hạt nhân nặng (như ${}^{235}\text{U}$) hấp thụ neutron và phân chia thành 2 mảnh nhẹ hơn.

C đúng: Cả hai loại phản ứng đều giải phóng (tỏa) năng lượng lớn.

D sai: Phản ứng nhiệt hạch là sự kết hợp của hai hạt nhân mang điện tích dương, do đó cần nhiệt độ cực kì cao (hàng chục đến hàng trăm triệu độ) để các hạt nhân có đủ động năng thắng lực đẩy Coulomb, không thể xảy ra ở nhiệt độ thường.

Đáp án cần chọn là: D

Quảng cáo

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòng- Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.