1. Cấu tạo hạt nhân

Nguyên tử được cấu tạo bởi các electron và hạt nhân.

Hạt nhân được tạo thành bởi hai loại hạt là proton và nơtron; hai loại hạt này có tên chung là nuclôn.

Có kích thước rất nhỏ (10^-14÷10^-15)

Kí hiệu: $_Z^AX$

Trong đó:

• X: tên nguyên tử
• Z: số hiệu nguyên tử (là vị trí của hạt nhân trong bảng tuần hoàn hóa học)
• Số hạt proton = số hạt electron = số Z
• A: số khối = số proton + số nơtron

Cấu tạo các hạt sơ cấp: $_{ - 1}^0e;{\rm{ }}_1^1p;{\rm{ }}_0^1n$

2. Đồng vị

Đồng vị (cùng vị trí) là các nguyên tử giống nhau về số Z khác nhau về số A

Ví dụ: Hiđro có 3 đồng vị:

• Hiđro thường $_1^1H$(, chiếm 99,99% hiđro thiên nhiên)
• Hiđro nặng $_1^2H$( còn được gọi là Đơteri $_1^2D$, chiếm 0,015% hiđro thiên nhiên)
• Hiđro siêu nặng $_1^3H$(còn được gọi là Triti $_1^3T$; hạt nhân này không bền, thời gian sống khoảng 10 năm)

3. Khối lượng hạt nhân

- Đơn vị của khối lượng hạt nhân: u

Đơn vị u có giá trị bằng $\frac{1}{{12}}$ khối lượng nguyên tử của đồng vị $_6^{12}C$; cụ thể

$1{\rm{ }}u = \frac{1}{{12}}{m_C} = {1,66055.10^{ - 27}}kg$

- Khối lượng hạt nhân: $_Z^AX$

Khối lượng nguyên tử X: m_X = m_p + m_n + m_e

Khối lượng của nguyên tử rất nhỏ, khối lượng của electron lại nhỏ hơn khối lượng của các nuclon hơn 1000 lần

=> Có thể coi khối lượng nguyên tử ≈ khối lượng hạt nhân

${m_X} = Z{m_p} + (A - Z){m_n}$

4. Năng lượng của hạt nhân nguyên tử

- Công thức Anxtanh xác định năng lượng của hạt nhân nguyên tử: E = mc²

Trong đó:

• c = 3.10⁸ (m/s) là vận tốc của ánh sáng trong chân không
• $m = \frac{{{m_0}}}{{\sqrt {1 - \frac{{{v^2}}}{{{c^2}}}} }}$ khối lượng nguyên tử
• m₀: khối lượng nguyên tử khi đứng yên.
• v: vận tốc của hạt nhân

- Đơn vị của năng lượng hạt nhân: eV (1eV = 1,6.10^-19J)

=> 1u ≈ 931,5 MeV/c²

1. Dạng 1: Xác định số proton, electron, notron và nucleon trong hạt nhân.

CTCT nguyên tử X: $_Z^AX$

• X: tên nguyên tử
• Z: số hiệu nguyên tử (là vị trí của hạt nhân trong bảng tuần hoàn hóa học)
• Số hạt proton = số hạt electron = số Z
• A: số khối = số proton + số nơtron

2. Dạng 2: Xác định thể tích, điện tích, mật độ điện tích, khối lượng riêng của hạt nhân

Nếu coi hạt nhân là khối cầu thì thể tích hạt nhân là: $V = \frac{{4\pi }}{3}{R^3}$

Bán kính: $R = {1,2.10^{ - 15}}\sqrt(3){A}$

Điện tích hạt nhân: $Q = Z{.1,6.10^{ - 19}}C$

Khối lượng riêng hạt nhân: $D = \frac{m}{V}$

Mật độ điện tích hạt nhân: $\sigma  = \frac{Q}{V}$

Nếu một nguyên tố hóa học là hỗn hợp n nhiều đồng vị thì khối lượng trung bình của nó:

m = a₁m₁ + a₂m₂ + ... + a_nm_n

với a_i, m_i lần lượt là hàm lượng và khối lượng của đồng vị trí i

Trong trường hợp chỉ hai đồng vị: $m = x{m_1} + (1 - x){m_2}$ với x là hàm lượng của đồng vị 1.

3. Dạng 3: Khối lượng, năng lượng, động năng

- Khối lượng: $m = \frac{{{m_0}}}{{\sqrt {1 - \frac{{{v^2}}}{{{c^2}}}} }}$

- Hệ thức năng lượng: $E = m{c^2} = \frac{{{m_0}}}{{\sqrt {1 - \frac{{{v^2}}}{{{c^2}}}} }}{c^2}$

- Động năng: ${{\rm{W}}_d} = E - {E_0} = \left( {m - {m_0}} \right){c^2} = {m_0}{c^2}\left( {\frac{1}{{\sqrt {1 - \frac{{{v^2}}}{{{c^2}}}} }} - 1} \right)$

Trong đó:

• m: khối lượng hạt nhân khi chuyển động với vận tốc v
• m₀: khối lượng ban đầu của hạt nhân ở trạng thái đứng yên
• c = 3.10⁸ m/s : vận tốc của ánh sáng