Chương 2: NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ

Vật chất tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như thể rắn, thể lỏng hay thể khí và gồm rất nhiều thành phần. Thành phần nhỏ bé nhất của một chất là phân tử. Phân tử là một dạng liên kết hoá học của nguyên tử. 2.1 Vật chất là gì? Vật chất tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như thể rắn, thể lỏng hay thể khí và gồm rất nhiều thành phần. Thành phần nhỏ bé nhất của một chất là phân tử. Phân tử là một dạng liên kết hoá học của nguyên tử. Chẳng hạn, phân...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 2: NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬChương 2: NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬVật chất tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như thể rắn, thể lỏng hay thể khívà gồm rất nhiều thành phần. Thành phần nhỏ bé nhất của một chất là phântử. Phân tử là một dạng liên kết hoá học của nguyên tử.2.1 Vật chất là gì? Vật chất tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau như thể rắn, thể lỏng hay thể khívà gồm rất nhiều thành phần. Thành phần nhỏ bé nhất của một chất là phântử. Phân tử là một dạng liên kết hoá học của nguyên tử. Chẳng hạn, phân tử của nước H2O là hợp chất hoá học giữa 2 nguyên tửhydro và 1 nguyên tử oxy, phân tử Cacbonic CO2 là hợp chất hoá học giữa 1nguyên tử cacbon và 2 nguyên tử oxy. Vậy thì nguyên tử có cấu tạo như thế nào? Nguyên tử gồm hạt nhân nguyên tử và các điện tử (electron) quay xungquanh nó. Bởi vì hạt nhân nguyên tử rất nhỏ và các điện tử quanh xungquanh nó ở vị trí khá xa nên có thể nói rằng nguyên tử có cấu tạo chỉ toàn làkhoảng trống. Vậy thì hạt nhân nguyên tử có cấu tạo ra sao? Thực nghiệm chứng minhrằng hạt nhân tạo nên bởi dày đặc các hạt proton và nơtron. Proton và nơtronnhư 2 anh em sinh đôi, trọng lượng giống nhau nhưng chỉ khác ở chỗ protonlà hạt tích điện dương còn nơtron là hạt không tích điện, chúng có tên gọichung là nucleon. Như vậy, về cơ bản vật chất được cấu thành từ proton, nơtron và electron vàvới các cách kết hợp rất đa dạng.2.2 Nguyên tử, hạt nhân, điện tử là gì? Hiện nay trên Trái đất tồn tại nhiều loại nguyên tố trong tự nhiên. Nguyêntố nhẹ nhất là Hydro. Hạt nhân nguyên tử Hydro gồm 1 proton. Thôngthường, điện tích dương của hạt nhân và điện tích âm của các điện tử bằngnhau, khi đó nguyên tử sẽ trung hoà về điện. Nguyên tố được phân biệt theo số proton nằm trong hạt nhân, số đó đượcgọi là số nguyên tử. Số nguyên tử của nguyên tử Hydro là 1, số nguyên tử của Uran là 92. Ngoàira, người ta gọi tổng số proton và nơtron trong hạt nhân nguyên tử là trọnglượng nguyên tử hay số khối. Đến đây, chúng ta hãy thử cùng xem xét vềcấu tạo của hạt nhân nguyên tử Uranium có số nguyên tử là 92 và trọnglượng nguyên tử là 238. Bởi vì số nguyên tử là 92 nên nó có 92 proton. Phầncòn lại là nơtron, tổng số của proton và nơtron là 238 nên số nơtron sẽ là238-92=146. Mặc dù cùng là Uranium nhưng trong tự nhiên còn tồn tại loại Uranium cósố khối là 235 với số nơtron ít hơn 3 nơtron so với loại Uranium có số khốilà 238. Hai loại Uranium này có tính chất hoá học hoàn toàn giống nhau còntrọng lượng chỉ khác nhau một chút. Để phân biệt nó, người ta biểu thị là U -238, U-235 và được gọi là các đồng vị (Isotope). Số lượng điện tử quay xung quanh hạt nhân cũng có khi tăng hoặc giảm.Nếu số điện tử tăng thì nguyên tử mang điện tích âm và nếu giảm thì mangđiện tích dương. Khi đó, người ta gọi nguyên tử mang điện tích là ion. Sự thay đổi về hoá học thông thường là do sự tương tác lẫn nhau của điện tửquay xung quanh hạt nhân và nó không làm thay đổi cấu trúc hạt nhân.2.3 Năng lượng nguyên tử là gì?Năng lượng sinh ra khi đốt dầu, than, khí và năng lượng sinh ra khi chất nổphát nổ còn gọi là năng lượng sinh ra bởi phản ứng hoá học, là năng lượngsinh ra bởi sự chuyển động của các điện tử quay xung quanh hạt nhân.Năng lượng nguyên tử là năng lượng sinh ra khi có sự phân hạch hạt nhânhoặc tổng hợp hạt nhân.Năng lượng của 1g Uranium phân hạch tương đương với năng lượng thuđược khi đốt 20.000 lít dầu.2.4 Năng lượng nguyên tử sinh ra như thế nào? Trong hạt nhân nguyên tử, các nucleon (không phân biệt proton haynơtron), khi ở khoảng cách rất bé, sẽ hút nhau rất mạnh. Nhờ năng lượngliên kết này mà proton và nơtron kết hợp với nhau ổn định trong hạt nhân.Hạt nhân nguyên tử nặng như Uranium 235 (năng lượng liên kết lớn) sẽphân hạch khi hấp thụ nơtron và trở thành 2~3 hạt nhân nhẹ hơn với nănglượng liên kết tương đối nhỏ.Hạt nhân nguyên tử nhẹ như Hydro sau khi tổng hợp sẽ trở thành hạt nhânnguyên tử Heli rất ổn định. Năng lượng liên kết của hạt nhân nguyên tử Helicũng tương đối nhỏ.Như vậy, khi hạt nhân nguyên tử phân hạch hoặc tổng hợp, một phần nănglượng liên kết của hạt nhân nguyên tử sẽ được giải phóng và sinh ra nănglượng nguyên tử cực lớn.2.5 Phản ứng phân hạch hạt nhân là gì? Uranium trong thiên nhiên cấu tạo bởi 99.3% U-238 và 0.7% U-235. Có một quy luật đối với những nguyên tử phân hạch thông thường: n ...