BÀI 22.
PHẢN ỨNG HẠT NHÂN
VÀ NĂNG LƯỢNG LIÊN
VL 12 - KNTT
KẾT

CÁC PHIM VÀ THÍ NGHI Ệ M DÙNG TRONG CH ƯƠNG H ẠT
NHÂN

PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

CÁC PHIM VÀ THÍ NGHI Ệ M DÙNG TRONG CH ƯƠNG H ẠT
NHÂN

HIỆN TƯỢNG PHÓNG XẠ

CÁC PHIM VÀ THÍ NGHI Ệ M DÙNG TRONG CH ƯƠNG H ẠT
NHÂN

CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN TRONG PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

CÁC PHIM VÀ THÍ NGHI Ệ M DÙNG TRONG CH ƯƠNG H ẠT
NHÂN

HAI LOẠI PHẢN ỨNG HẠT NHÂN TỎA NĂNG LƯỢNG

CÁC PHIM VÀ THÍ NGHI Ệ M DÙNG TRONG CH ƯƠNG H ẠT
NHÂN

PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH DÂY CHUYỀN

LINK 32 VIDEO THÍ NGHI ỆM CH ƯƠNG H ẠT NHÂN
https://www.youtube.com/playlist?list=PLf6R09-jHf4-J2iZz
AeHaN30acwXkMG5O

KH Ở I Đ ỘNG
Chiếc tem th ư phát hành
năm 1971 có in hình Rutherford
và phương trình ph ản ứng h ạt
nhân đ ược th ực hi ện l ần đ ầu
tiên trên th ế gi ới vào năm
1909. Người ta đã th ực hi ện thí
nghiệm phát hi ện ph ản ứng
hạt nhân nh ư th ế nào? Các h ạt
nhân có th ể bi ến đ ổi thành các
hạt nhân khác không?

NỘ I DUNG BÀI H ỌC

I. PH ẢN ỨNG
HẠ T NHÂN

II. NĂNG L ƯỢNG
LIÊN K ẾT

III. PH ẢN ỨNG PHÂN
H Ạ CH H Ạ T NHÂN

IV. PH Ả N ỨNG
T Ổ NG H Ợ P H ẠT
NHÂN

I. PHẢN ỨNG
HẠT NHÂN
1. Thí nghiệm phát hi ện ph ản ứng h ạt
nhân
2. Các loại phản ứng h ạt nhân
3. Định luật bảo toàn s ố kh ối và b ảo
toàn điện tích trong ph ản ứng h ạt
nhân

THẢO LUẬN THEO NHÓM
Nhóm 1,3: Hoàn thành
PHT số 1
HOẠT ĐỘNG
NHÓM

Nhóm 2,4: Hoàn thành
PHT số 2

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
1

a. Mô tả thí nghiệm của Rutherford và thí nghiệm
của Blackett
b. Nêu kết luận rút ra được từ hai thí nghiệm trên

So sánh tổng số điện tích, tổng số nucleon
2 của các hạt nhân trước và sau khi tương
tác trong thí nghiệm như mô tả ở Hình
22.2.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
a. Phản ứng hạt nhân là gì?
1

b. Nêu các loại phản ứng hạt nhân và phân biệt phản
ứng hạt nhân thường gặp.

2

Hãy trình bày sự khác nhau giữa phản ứng hạt nhân và phản
ứng hóa học.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ
1

1

Thí nghiệm của Rutherford:
 Cho chùm hạt alpha , phóng ra từ nguồn phóng xạ
 Bắn phá hạt nhân
Þ Quan sát vết sáng được tạo ra do hạt nhân đập vào màn phủ huỳnh
quang S bằng kính hiển vi.
Thí nghiệm của Blackett:
 Cho chùm hạt alpha , phóng ra từ nguồn phóng xạ
 Bắn phá hạt nhân
=> Quan sát vết sáng được tạo ra do hạt nhân đập vào màn phủ huỳnh
quang S bằng buồng sương.
Kết luận:
Trong một số trường hợp, hạt bắn phá vào hạt nhân đã tạo ra hai hạt
nhân mới là: và

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ
1

2

Tổng số điện tích (9),
tổng số nucleon (18) của
các hạt nhân trước và
sau khi tương tác bằng
nhau.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

1

a. Phản ứng hạt nhân là quá trình biến đổi hạt nhân
này thành hạt nhân khác.
b. Phân loại:
 Phản ứng hạt nhân kích thích: là quá trình các hạt
nhân tương tác với các hạt khác tạo thành các hạt
nhân mới.
 Phản ứng hạt nhân tự phát: là quá trình tự phân rã
của 1 hạt nhân không bền vững thành các hạt nhân
mới.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

2

Hãy trình bày sự khác nhau giữa phản ứng hạt nhân và phản ứng
hóa học.
Phản ứng hạt nhân

Phản ứng hóa học

- Chỉ xảy ra bên trong hạt nhân.
- Trong các phản ứng hạt nhân, hạt nhân
của các nguyên tử thay đổi hoàn toàn và
các nguyên tố mới được hình thành.
- Thay đổi năng lượng đi kèm với phản
ứng hạt nhân tương đối cao hơn và lớn
hơn.
- Không có hoạt động như vậy có liên
quan trong các phản ứng hạt nhân.

- Thường xảy ra bên ngoài hạt nhân.
- Khi các phản ứng hóa học xảy ra, các
nguyên tố giữ bản sắc của chúng và hạt
nhân của các nguyên tử cũng không thay
đổi.
- Trong những phản ứng như vậy có sự
thay đổi năng lượng thấp.
- Có sự phá vỡ các liên kết cũ và hình
thành các liên kết hóa học mới trong một
phản ứng hóa học.

PH
PHẢẢNNỨ
ỨNG
NGHHẠẠTT
II
NHÂN
NHÂN

1. Thí nghiệm phát hiện phản ứng hạt nhân
Thí nghiệm của Rutherford:
Cho chùm hạt alpha , phóng ra từ nguồn
phóng xạ đặt tại P
Bắn phá hạt nhân có trong không khí
Quan sát vết sáng được tạo ra do hạt nhân
đập vào màn phủ huỳnh quang S bằng kính
hiển vi.

Dự đoán: Trong sản phẩm có hạt nhân

PHẢN ỨNG HẠT
I
NHÂN

1. Thí nghiệm phát hiện phản ứng hạt nhân
Thí nghiệm của Blackett:
Cho chùm hạt alpha , phóng ra từ nguồn
phóng xạ
Bắn phá hạt nhân
=> Quan sát vết sáng được tạo ra do hạt
nhân đập vào màn phủ huỳnh quang S bằng
buồng sương.

Kết quả: Trong sản phẩm có hạt nhân và

I

PHẢN ỨNG HẠT NHÂN

2. Các loại phản ứng hạt nhân
 Phản ứng hạt nhân là quá trình biến
đổi hạt nhân này thành hạt nhân khác.
X 1 + X2 → X 3 + X 4
trong đó X1, X2 là các hạt tương tác, còn
X3, X4 là các hạt sản phẩm.

 Phân loại: thường chia làm 2 loại:

Phản ứng hạt nhân tự phát là
quá trình tự phân rã của 1 hạt
nhân không bền vững thành các
hạt nhân mới.

Phản ứng hạt nhân kích thích
là quá trình các hạt nhân tương tác với
các hạt khác tạo ra các hạt nhân mới.

So sánh giữa phản ứng hóa học và phản ứng hạt nhân:
Phản ứng hóa học

Phản ứng hạt nhân

Biến đổi các phân tử

Biến đổi các hạt nhân

Bảo toàn các nguyên tử

Biến đổi các nguyên tử

Bảo toàn khối lượng nghỉ

Không bảo toàn khối lượng nghỉ

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

HOẠT ĐỘNG
NHÓM

2

a. Phát biểu định luật bảo toàn số
nucleon.
1
b. Phát biểu định luật bảo toàn điện
tích.

Hãy viết biểu thức liên hệ giữa các số khối và biểu thức
liên hệ giữa các điện tích của các hạt nhân trong phản
ứng hạt nhân:
+ -> +

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ
3

1

2

a. Định luật bảo toàn số nucleon:
“Trong phản ứng hạt nhân, tổng số nucleon của các trước
phản ứng bằng tổng số nucleon của các hạt tạo thành sau
phản ứng. Bảo toàn số nucleon cũng là bảo toàn số khối A ”.
b. Định luật bảo toàn điện tích:
“Tổng đại số các điện tích của các hạt trước phản ứng bằng
tổng đại số các điện tích của các hạt tạo thành sau phản
ứng.”
Phản ứng hạt nhân: + -> +
Bảo toàn số nucleon (số khối): A1 + A2 = A3 + A4
Bảo toàn điện tích: Z1 + Z2 = Z3 + Z4

3. Định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích trong phản ứng hạt
nhân

Định luật bảo toàn số nuclon (số khối
A)
 “Trong phản ứng hạt nhân, tổng số
nucleon của các trước phản ứng bằng
tổng số nucleon của các hạt tạo thành
sau phản ứng. Bảo toàn số nucleon

A 2sốkhAố3i A”. A 4
cũng làA
b1ảotoàn

3. Định luật bảo toàn số khối và bảo toàn điện tích trong phản ứng hạt
nhân

Định luật bảo toàn điện tích:
 “Tổng đại số các điện tích của các
hạt trước phản ứng bằng tổng đại số
các điện tích của các hạt tạo thành
sau phản ứng.”

Z1  Z2 Z3  Z4

Thảo luận
theo cặp đôi

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4

Bài tập: Khi bắn phá bằng bằng neutron người ta
thấy chúng hợp nhất thành hạt nhân X, ngay sau đó
hạt nhân X phân rã thành , ba hạt neutron và m ột h ạt
nhân Y.
a. Viết các phương trình phản ứng hạt nhân mô tả
trong quá trình trên.
b. Sử dụng bảng hệ thống tuần hoàn hãy xác định tên
gọi và kí hiệu các hạt nhân X và Y.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ
4
a. Phương trình phản ứng hạt nhân:

+ ->
-> +3 +
b. Dựa vào bảng hệ thống tuần hoàn thì X là
Uranium (U) là một đồng vị của và Y là thiếc (Sn).

II

NĂNG LƯỢNG LIÊN KẾT
Lực hạt nhân và năng
lượng liên kết

Độ hụt khối

Mối liên hệ giữa năng
lượng và khối lượng

1. Lực hạt nhân và năng lượng liên kết
1

Lực tương tác giữa các nucleon trong hạt nhân là lực hút,
gọi là lực hạt nhân.

2

Lực hạt nhân không phải là lực tĩnh điện; không phụ thuộc
vào điện tích của nucleon.

3

Lực hạt nhân có cường độ rất lớn; bán kính tác dụng của
lực hạt nhân cỡ m.

1. Lực hạt nhân và năng lượng liên kết

Năng lượng liên kết hạt nhân bằng năng lượng tối thiểu để tách
toàn bộ số nucleon ra khỏi hạt nhân.
Năng lượng liên kết riêng hạt nhân là năng lượng liên kết tính cho
một nucleon.
𝐄𝐥𝐤
𝐄𝐥𝐤𝐫 =
𝐀
Năng lượng liên kết riêng càng lớn, hạt nhân càng bền vững.

Thảo luận
theo nhóm

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5

Câu 1: Vì sao để tách được các nucleon ra khỏi hạt nhân cần một
năng lượng lớn?
Câu 2: Nêu mối liên hệ giữa độ bền vững của hạt nhân và năng lượng
liên kết riêng.
Câu 3: Giá trị năng lượng liên kết riêng
Elkr của nhiều hạt nhân được biểu diễn
trên đồ thị Hình 22.3. Em hãy:
a) Chỉ ra hai hạt nhân bền vững nhất, ước
lượng Elkr của chúng.

b) Xác định năm hạt nhân nhẹ (A ≤ 30) và
bốn hạt nhân nặng (A ≥ 160) có Elkr < 8,2
MeV.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ
5
1

2

Muốn phá vỡ một hạt nhân X ta phải cung cấp một năng
lượng đúng bằng năng lượng mà hệ các hạt đã tỏa ra
khi hạt nhân được tạo thành (năng lượng liên hết hạt
nhân). Mà các nucleon liên kết với nhau bởi lực hạt
nhân có cường độ rất lớn.
Hạt nhân có Elkr càng lớn thì càng bền vững và ngược

Thảo luận
theo nhóm

lại.
a) Dựa vào đồ thị thấy Fe và As là hạt nhân bền vững nhất. E lkr của Fe

3

khoảng 8,7 MeV, của As khoảng 8,6 MeV.
b) Năm hạt nhân nhẹ (A ≤ 30) và có Elkr < 8,2 MeV là: Li, Be, B, He, N
Bốn hạt nhân nặng (A ≥ 160) và có Elkr < 8,2 MeV là: Hf, Au, Bi, U

2. Độ hụt khối

Khối lượng của
một hạt nhân luôn
nhỏ hơn tổng khối
lượng của các
nucleon tạo thành
hạt nhân đó.

m = - mX

Độ chênh lệch giữa tổng
khối lượng của các
nucleon tạo thành hạt
nhân và khối lượng mX của
hạt nhân gọi là độ hụt
khối của hạt nhân, kí hiệu
m.

3. Mối liên hệ giữa năng lượng và khối lượng
Theo thuyết tương đối của Einstein, một vật khối lượng m thì cũng có
năng lượng tương ứng là E và ngược lại.

E = m.c

2

E: năng lượng (J)
m: khối lượng của nguyên tử (kg)
c = 3.108 (m/s): tốc độ của ánh sáng trong
chân không.

3. Mối liên hệ giữa năng lượng và khối lượng

CHÚ Ý

Vật ở trạng thái nghỉ: đứng yên
tương đối với người quan sát
trong hệ quy chiếu quán tính
Năng lượng của vật khi ở trạng
thái nghỉ: năng lượng nghỉ.

= .c

: khối lượng nghỉ

2

3. Mối liên hệ giữa năng lượng và khối lượng
A
Z

X

Năng lượng

E1 = mXc

Trạng thái 1
2

Elk = E2 – E1 = c = ∆mc
2

Trạng thái 2
2
E2 = c

2

Elk gọi là năng lượng liên kết của hạt nhân.

Năng lượng liên kết của 1 hạt nhân được tính bằng tích của độ hụt
khối của hạt nhân với thừa số c2

Hoạt động
cá nhân

1

2

PHIẾU HỌC TẬP
SỐ 6

Hãy tính độ hụt khối của hạt nhân oxygen , biết khối lượng
hạt nhân oxygen là  ≈ 15,99492
Hãy thực hiện các yêu cầu sau:
a) Tính năng lượng liên kết và năng lượng liên kết riêng của
hạt nhân
b) Tìm hệ số chuyển đổi giữa các đơn vị amu và MeV/.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ
6
1

2

Độ hụt khối: Δm = [Z + (A−Z) ] −
Δm = [8.1,00728 + (16−8).1,00866] − 15,99492 =0,1326 amu
1 amu = 1,66054.10-27 kg
a. Độ hụt khối: Δm = [Z + (A−Z) ] −
  Δm = [2.1,00728 + (4−2).1,00866] − 4,00015 = 0,032 amu       
Năng lượng liên kết:
= Δm. c2 = 0,032.1,66054..= 4,78. J = 29,9 MeV
Năng lượng liên kết riêng:  = = = 7,475 MeV/nucleon
b. 1 amu = 931,5 MeV/c2

III PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH HẠT NHÂN
Hoạt động
cặp đôi
1

PHIẾU HỌC TẬP
SỐ 7

Sự phân hạch hạt nhân là gì? Nêu đặc điểm phản ứng phân
hạch của uranium.
a. Nêu đặc điểm của phản ứng phân hạch dây chuyền.

2

b. Tính năng lượng toả ra khi phân hạch hoàn toàn 1 kg .
Biết mỗi phân hạch toả ra năng lượng 200 MeV.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ
7

 Phản ứng phân hạch là phản ứng trong đó một hạt nhân
nặng vỡ thành hai hạt nhân nhẹ hơn.
1

 Đặc điểm của phản ứng phân hạch của Uranium:
+ Sau mỗi phản ứng phân hạch có một số neutron được giải
phóng, số neutron này lại tham gia và các phản ứng phân
hạch tiếp theo.
+ Đây là phản ứng tỏa nhiệt.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ
7

2

a. - Các neutron sinh ra sau mỗi phân hạch của uranium (hoặc
plutonium ...) lại có thể bị hấp thụ bởi các hạt nhân uranium (hoặc
plutonium ...) khác ở gần đó, làm xảy ra phân hạch tiếp theo và cứ
thế, sự phân hạch tiếp diễn thành một dây chuyền. Số phân hạch
tăng lên rất nhanh trong một thời gian rất ngắn, ta có phản ứng
phân hạch dây chuyền.
Gọi k là số neutron trung bình được giải phóng sau mỗi phân hạch
đến kích thích các hạt nhân khác để tạo nên những phản ứng phân
hạch mới hình thành dây chuyền phản ứng. Khi k < 1 ứng với phản
ứng phân hạch dây chuyền tắt dần, k > 1 ứng với phân hạch dây
chuyền tự duy trì.

ĐÁP ÁN PHIẾU HỌC TẬP SỐ
7

b. Số hạt nhân   có trong 1 kg là: 
N = . = . 6,02 . = 2,56.
2

Số phản ứng hạt nhân bằng với số hạt nhân , nên năng
lượng toả ra là:
W = 2,56 . . 200 = 5,12. MeV

III PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH HẠT NHÂN
Phản ứng phân hạch là phản ứng
trong đó một hạt nhân nặng vỡ thành hai
hạt nhân nhẹ hơn.
Hai hạt nhân này, hay còn gọi là sản
phẩm phân hạch, có số khối trung bình và
bền vững hơn so với hạt nhân ban đầu.

III PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH HẠT NHÂN
1. Sự phân hạch của
uranium

Nguồn kích thích
Nơtron (n)

+

Hạt nhân nặng
Urani: 92U235

III PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH HẠT NHÂN
1. Sự phân hạch của
uranium

Quá trình phân hạch của hạt nhân
có thể xảy ra theo nhiều cách vỡ
khác nhau.
+k
Quá trình phân hạch của hạt nhân
là không trực tiếp mà phải trải
qua trạng thái kích thích không
bền vững.

III PHẢN ỨNG PHÂN HẠCH HẠT NHÂN
2. Phản ứng phân hạch dây chuyền
Điều gì xảy ra đối với số neutron (k) được giải phóng sau mỗi phân
hạch?
Bị hấp thụ bởi các tạp chất
trong nhiên liệu hạt nhân.
Bị hấp thụ mà không xảy ra
phân hạch.

Notron bị mất mát
Phản ứng kết thúc

Bị bay ra ngoài thể tích khối
nhiên liệu hạt nhân.

Có thể kích thích các hạt
nhân khác trong mẫu chất
phân hạch, tạo nên những
phản ứng phân hạch mới

Sự phân
hạch
dây chuyền

EM CÓ
BIẾT?
Phản ứng phân hạch dây chuyền là các phản ứng phân hạch
xảy ra liên tiếp tạo thành một phản ứng dây chuyền trong một thời
gian rất ngắn.
Gọi k là số neutron trung bình
được giải phóng sau mỗi phân hạch.
Khi k <1: Phản ứng phân hạch dây
chuyền tắt dần.
Khi k ≥ 1: Phản ứng phân hạch dây
chuyền tự duy trì.

IV PHẢN ỨNG TỔNG HỢP HẠT NHÂN
Phản ứng tổng hợp hạt nhân là phản ứng
hạt nhân trong đó 2 hay nhiều hạt nhân nhẹ tổng
hợp lại, thành 1 hạt nhân nặng hơn.

+
Sự tổng hợp hạt nhân
chỉ xảy ra ở nhiệt độ
rất cao

Phản ứng
nhiệt
hạch

Hoạt động
cá nhân

PHIẾU HỌC TẬP
SỐ 8

1

Sự tổng hợp hạt nhân là gì? Nêu điều kiện xảy ra phản ứng
tổng hợp hạt nhân.

2

So sánh định tính phản ứng tổng hợp hạt nhân và phản ứng
phân hạch về các đặc điểm: nhiên liệu phản ứng và điều kiện
xảy ra phản ứng.