2. Bài 2. Phản ứng hạt nhân

Loại phản ứng nào liên quan đến phóng xạ được sử dụng để chuẩn đoán và điều trị bệnh trong y học, sản xuất điện năng và xác định niên đại trong khảo cổ,…?

Lời giải chi tiết:

Phản ứng hạt nhân được sử dụng để chuẩn đoán và điều trị bệnh trong y học, sản xuất điện năng và xác định niên đại trong khảo cổ

   + Trong y học, sử dụng các tia bức xạ ion hóa như tia X, tia γ để xạ trị

 + Dùng các đồng vị \({}_{92}^{235}U\)và \({}_{94}^{239}Pu\) làm nhiên liệu trong các lò phản ứng hạt nhân để sản xuất ra điện

   + Xác định niên đại trong khảo cổ bằng đồng vị \({}_6^{14}C\)

Hoàn thành các phương trình hạt nhân sau đây:

a) \({}_{15}^{32}P \to ? + {}_{ - 1}^0e\)

B)\({}_{19}^{43}K \to {}_{20}^{43}Ca + ?\)

Phương pháp giải:

Bảo toàn điện tích hạt nhân và số khối nguyên tử => Nguyên tử mà ta cần điền

Lời giải chi tiết:

a) \({}_{15}^{32}P \to ? + {}_{ - 1}^0e\).

32 = 32 + 0

15 = 16 - 1 => Lưu huỳnh

=> \({}_{15}^{32}P \to {}_{16}^{32}S + {}_{ - 1}^0e\)

b) \({}_{19}^{43}K \to {}_{20}^{43}Ca + ?\)

43 = 43 + 0

19 = 20 - 1

=> \({}_{19}^{43}K \to {}_{20}^{43}Ca + {}_{ - 1}^0e\)

 Viết phương trình biểu diễn sự phóng xạ của các đồng vị

Phương pháp giải:

Hạt α là \({}_2^4He\)

Hạt β là \({}_{ - 1}^0e\)

Lời giải chi tiết:

\(\begin{array}{l}a){}_{88}^{226}Ra \to {}_{86}^{222}Ra + \alpha \\b){}_{93}^{237}Np \to {}_{91}^{233}Ra + \alpha \\c){}_{16}^{32}S \to {}_{17}^{32}Cl + \beta \\d){}_1^3H \to {}_2^3He + \beta \end{array}\)

Hạt nhân \({}_{90}^{232}Th\) bức xạ liên tiếp hai electron, tạo ra một đồng vị uranium. Viết phương trình biểu diễn quá trình đó

Phương pháp giải:

Electron: \({}_{ - 1}^0e\)

Lời giải chi tiết:

Electron: \({}_{ - 1}^0e\)

\({}_{90}^{232}Th \to ? + 2{}_{ - 1}^0e\)

90 = 92 – 2.1

232 = 232 + 2.0

=> \({}_{90}^{232}Th \to {}_{92}^{232} + 2{}_{ - 1}^0e\)

Ở tầng cao khí quyển, do tác dụng của neutron có trong tia vũ trụ. \({}_7^{14}N\) phân rã thành \({}_6^{14}C\)và proton. Viết phương trình của phản ứng hạt nhân đó.

Phương pháp giải:

Hạt proton: \({}_1^1H\)

Lời giải chi tiết:

\({}_7^{14}N + ? \to {}_6^{14}C + {}_1^1H\)

14 + 1 = 14 +1

7 + 0 = 6 + 1

=> Hạt cần tìm là \({}_0^1n\)

\({}_7^{14}N + {}_0^1n \to {}_6^{14}C + {}_1^1H\)

Hoàn thành các phản ứng hạt nhân sau:

\(\begin{array}{l}a){}_{12}^{26}Mg + ? \to {}_{10}^{23}Ne + {}_2^4He\\b){}_9^{19}F + {}_1^1H \to ? + {}_2^4He\\c){}_{94}^{242}Pu + {}_{10}^{23}Ne \to 4({}_0^1n) + ?\\d){}_1^2H + ? \to 2{}_2^4He + {}_0^1n\end{array}\)

Phương pháp giải:

Áp dụng bảo toàn điện tích và số khối của nguyên tử

Lời giải chi tiết:

\(a){}_{12}^{26}Mg + ? \to {}_{10}^{23}Ne + {}_2^4He\)

26 + 1 = 23 + 4

12 + 0 = 10 + 2

=> Hạt cần tìm là \({}_0^1n\)

=> \({}_{12}^{26}Mg + {}_0^1n \to {}_{10}^{23}Ne + {}_2^4He\)

\(b){}_9^{19}F + {}_1^1H \to ? + {}_2^4He\)

19 + 1 = 16 + 4

9 + 1 = 8 + 2

=> Hạt cần tìm là \({}_8^{16}O\)

=> \({}_9^{19}F + {}_1^1H \to {}_8^{16}O + {}_2^4He\)

\(c){}_{94}^{242}Pu + {}_{10}^{23}Ne \to 4({}_0^1n) + ?\)

242 + 22 = 4.1 + 260

94 + 10 = 4.0 + 104

=> Hạt cần tìm là \({}_{104}^{260}Rf\)

=> \({}_{94}^{242}Pu + {}_{10}^{23}Ne \to 4({}_0^1n) + {}_{104}^{260}Rf\)

\(d){}_1^2H + ? \to 2{}_2^4He + {}_0^1n\)

1 + 3 = 2.2 + 0

2 + 7 = 2.4 + 1

=> Hạt cần tìm là \({}_3^7Li\)

=> \({}_1^2H + {}_3^7Li \to 2{}_2^4He + {}_0^1n\)

Xét phản ứng phân hạch đơn giản sau: 

\({}_{92}^{235}U + {}_0^1n \to {}_{52}^{137}Te + X + 2({}_0^1n)\)

\(\begin{array}{l}A.{}_{39}^{96}Y\\B.{}_{40}^{97}Zr\\C.{}_{40}^{97}Zr\\D.{}_{38}^{98}Sr\end{array}\)

Phương pháp giải:

Bảo toàn điện tích và số khối của nguyên tử

Lời giải chi tiết:

\({}_{92}^{235}U + {}_0^1n \to {}_{52}^{137}Te + X + 2({}_0^1n)\)

92 + 0 = 52 + 40 + 2.0

235 + 1 = 137 + 97 + 2.1

=> X là \({}_{40}^{97}Zr\)

Đáp án C

Hãy nêu những ứng dụng quan trọng của các đồng vị sau:  \({}_{60}^{27}Co,{}_{15}^{30}P,{}_{53}^{131}I,{}_{94}^{239}Pu\)

Lời giải chi tiết:

- Đồng vị phóng xạ  \({}_{60}^{27}Co\) là nguồn phát xạ γ thông dụng nhất. Các tia γ phát ra từ Co có khả năng xuyên sau nên bức xạ γ được dùng để chụp ảnh, điều trị các khối u ở sâu trong cơ thể, …

- Các tia phóng xạ phát ra từ \({}_{15}^{30}P\) hay \({}_{38}^{90}Sr\) được dùng để điều trị các bệnh ung thư bên ngoài như ung thư da, …

- Đồng vị phóng xạ \({}_{53}^{131}I\) dùng để chuẩn đoán và chữa bệnh bướu cổ.

- Đồng vị \({}_{94}^{239}Pu\) dùng làm nhiên liệu trong các lò phản ứng hạt nhân để sản xuất ra điện và các tàu phá băng, …

Đồng vị phóng xạ plutonium (\({}_{94}^{239}Pu\)) có khả năng phân hạch hạt nhân để giải phóng ra một năng lượng cực lớn và được sử dụng trong nhà máy điện nguyên tử để sản xuất ra điện. Đồng vị  \({}_{94}^{239}Pu\) có thể phân ra theo ba cách: (1) Nhận 1 electron; (2) bức xạ 1 positron; (3) bực xạ 1 hạt α.

Hãy viết phương trình cho mỗi trường hợp đó.

Phương pháp giải:

(1) Nhận 1 electron: \({}_{ - 1}^0e\)

(2) Bức xạ 1 positron: \({}_{ + 1}^0e\)

(3) Bức  xạ 1 hạt α: \({}_2^4He\)

Lời giải chi tiết:

(1) Nhận 1 electron: \({}_{ - 1}^0e\)

\({}_{94}^{239}Pu + {}_{ - 1}^0e \to X\)

239 + 0 = 239

94 – 1 = 93

=> \({}_{94}^{239}Pu + {}_{ - 1}^0e \to {}_{93}^{239}Np\)

(2) Bức xạ 1 positron: \({}_{ + 1}^0e\)

\({}_{94}^{239}Pu \to X + {}_{ + 1}^0e\)

239 = 239 + 0

94 = 93 + 1

\({}_{94}^{239}Pu \to {}_{93}^{239}Np + {}_{ + 1}^0e\)

(3) Bức  xạ 1 hạt α: \({}_2^4He\)

\({}_{94}^{239}Pu \to X + {}_2^4He\)

239 = 235 + 4

94 = 92 + 2

\({}_{94}^{239}Pu \to {}_{92}^{235} + {}_2^4He\)