SỐ HÀNG LOẠT: NÓ LÀ GÌ VÀ LÀM THẾ NÀO ĐỂ LẤY NÓ (VỚI CÁC VÍ DỤ) - VẬT LÝ - 2026

Số khối hay số khối của nguyên tử là tổng của số proton và số nơtron trong hạt nhân. Các hạt này được chỉ định thay thế cho nhau bằng tên của các nucleon, do đó số khối đại diện cho số lượng của chúng.

Gọi N là số nơtron có mặt và Z là số proton, nếu ta gọi A là số khối thì:

A = N + Z

Hình 1. Bán kính có số khối A = 226, phân rã thành radon với A = 222, và phát ra hạt nhân heli có khối lượng A = 4. Nguồn: Wikimedia Commons. PerOX

Ví dụ về số khối

Dưới đây là một số ví dụ về số khối lượng cho các nguyên tố nổi tiếng:

Hydrogen

Nguyên tử hydro phong phú và ổn định nhất cũng là nguyên tử đơn giản nhất: 1 proton và một electron. Vì hạt nhân hiđrô không có nơtron nên đúng là A = Z = 1.

Ôxy

Một hạt nhân oxi có 8 nơtron và 8 proton, do đó A = 16.

Carbon

Sự sống trên Trái đất dựa trên hóa học của cacbon, một nguyên tử nhẹ có 6 proton trong hạt nhân của nó cộng với 6 nơtron, do đó A = 6 + 6 = 12.

Uranium

Nguyên tố này, nặng hơn nhiều so với những nguyên tố trước, được biết đến nhiều về tính chất phóng xạ của nó. Hạt nhân uranium có 92 proton và 146 neutron. Khi đó số khối của nó là A = 92 + 146 = 238.

Làm thế nào để có được số lượng khối lượng?

Như đã đề cập trước đây, số khối A của một nguyên tố luôn tương ứng với tổng số proton và số nơtron mà hạt nhân của nó chứa. Nó cũng là một số nguyên, nhưng … có quy tắc nào về mối quan hệ giữa hai đại lượng không?

Hãy xem: tất cả các nguyên tố nói trên đều là ánh sáng, ngoại trừ uranium. Như chúng ta đã nói, nguyên tử hydro là nguyên tử đơn giản nhất. Nó không có neutron, ít nhất là ở phiên bản phong phú nhất, và trong oxy và carbon, có số proton và neutron bằng nhau.

Nó cũng xảy ra với các nguyên tố nhẹ khác, chẳng hạn như nitơ, một loại khí rất quan trọng khác đối với sự sống, có 7 proton và 7 neutron. Tuy nhiên, khi hạt nhân trở nên phức tạp hơn và các nguyên tử trở nên nặng hơn, thì số lượng neutron tăng lên với một tốc độ khác.

Không giống như các nguyên tố nhẹ, uranium, với 92 proton, có lượng neutron gấp khoảng 1 ½ lần: 1 ½ x 92 = 1,5 x 92 = 138.

Như bạn có thể thấy, nó khá gần với số lượng nơtron mà nó có là 146.

Hình 2. Đường cong ổn định. Nguồn: F. Zapata.

Tất cả điều này được thể hiện rõ trong đường cong trong Hình 2. Đó là đồ thị của N so với Z, được gọi là đường cong ổn định hạt nhân. Ở đó bạn có thể thấy các nguyên tử ánh sáng có cùng số proton với neutron, và từ Z = 20 số neutron tăng lên như thế nào.

Bằng cách này, nguyên tử lớn trở nên ổn định hơn, vì sự dư thừa của neutron làm giảm lực đẩy tĩnh điện giữa các proton.

Kí hiệu cho nguyên tử

Một ký hiệu rất hữu ích mô tả nhanh loại nguyên tử như sau: ký hiệu của nguyên tố và số nguyên tử và khối lượng tương ứng được viết như hình dưới đây trong sơ đồ này:

Hình 3. Kí hiệu nguyên tử. Nguồn: F. Zapata.

Trong ký hiệu này, các nguyên tử trong các ví dụ trước sẽ là:

Đôi khi một ký hiệu khác thoải mái hơn được sử dụng, trong đó chỉ ký hiệu của nguyên tố và số khối được sử dụng để biểu thị nguyên tử, bỏ qua số nguyên tử. Do đó, ¹² ₆ C được viết đơn giản là cacbon-12, ¹⁶ ₈ O sẽ là oxy-16, v.v. đối với bất kỳ nguyên tố nào.

Đồng vị

Số proton trong hạt nhân quyết định bản chất của nguyên tố. Ví dụ, mọi nguyên tử có hạt nhân chứa 29 proton là một nguyên tử đồng, không có vấn đề gì.

Giả sử một nguyên tử đồng bị mất một electron vì lý do gì thì nó vẫn là đồng. Tuy nhiên bây giờ nó là một nguyên tử bị ion hóa.

Hạt nhân nguyên tử khó thu được hay mất đi một proton hơn, nhưng trong tự nhiên thì điều đó có thể xảy ra. Ví dụ, bên trong các ngôi sao, các nguyên tố nặng hơn liên tục được hình thành từ các nguyên tố nhẹ, vì hạt nhân của sao hoạt động giống như một lò phản ứng nhiệt hạch.

Và ngay tại Trái đất này đang diễn ra hiện tượng phân rã phóng xạ, trong đó một số nguyên tử không ổn định loại bỏ nucleon và phát ra năng lượng, biến đổi thành các nguyên tố khác.

Cuối cùng, có khả năng nguyên tử của một nguyên tố nào đó có số khối khác, trong trường hợp này nó là một đồng vị.

Một ví dụ điển hình là carbon-14 hay carbon phóng xạ nổi tiếng, được sử dụng để xác định niên đại của các đối tượng khảo cổ và như một chất đánh dấu sinh hóa. Nó là cùng một cacbon, có tính chất hóa học giống hệt nhau, nhưng có thêm hai nơtron.

Carbon-14 ít phong phú hơn carbon-12, đồng vị ổn định, và nó cũng có tính phóng xạ. Điều này có nghĩa là theo thời gian, nó phân hủy, phát ra năng lượng và các hạt cho đến khi trở thành một nguyên tố ổn định, trong trường hợp của nó là nitơ.

Đồng vị cacbon

Carbon tồn tại trong tự nhiên dưới dạng hỗn hợp của một số đồng vị, trong đó phổ biến nhất là đồng vị ¹² ₆ C hoặc carbon-12 đã nói ở trên. Và ngoài cacbon-14 còn có ¹³ ₆ C với một nơtron bổ sung.

Điều này là phổ biến trong tự nhiên, ví dụ 10 đồng vị bền được biết đến của thiếc. Ngược lại, berili và natri chỉ có một đồng vị duy nhất được biết đến.

Mỗi đồng vị, tự nhiên hay nhân tạo, có tốc độ biến đổi khác nhau. Theo cách tương tự, có thể tạo ra các đồng vị nhân tạo trong phòng thí nghiệm, nói chung là không ổn định và phân rã phóng xạ trong khoảng thời gian rất ngắn của một phần giây, trong khi các đồng vị khác mất nhiều thời gian hơn, bằng tuổi Trái đất hoặc lâu hơn.

Bảng đồng vị tự nhiên của cacbon

Đồng vị cacbon	Số hiệu nguyên tử Z	Khối lượng A	% Dồi dào
12 6 C	6	12	98,89
13 6 C	6	13	1.11
14 6 C	6	14	Dấu vết

Ví dụ về công việc

- Ví dụ 1

Sự khác biệt giữa ¹³ ₇ N và ¹⁴ ₇ N là gì?

Đáp lại

Cả hai đều là nguyên tử nitơ, vì số hiệu nguyên tử của chúng là 7. Tuy nhiên, một trong các đồng vị, đồng vị A = 13, có ít nơtron hơn, trong khi đồng vị ¹⁴ ₇ N là đồng vị nhiều nhất.

- Ví dụ 2

Có bao nhiêu nơtron trong hạt nhân của một nguyên tử thủy ngân, ký hiệu là ²⁰¹ ₈₀ Hg?

Đáp lại

Vì A = 201 và Z = 80, và cũng biết rằng:

A = Z + N

N = A - Z = 201 - 80 = 121

Và người ta kết luận rằng nguyên tử thủy ngân có 121 nơtron.

Người giới thiệu

1. Connor, N. Hạt nhân là gì - Cấu trúc của hạt nhân nguyên tử - Định nghĩa. Phục hồi từ: period-table.org.
2. Knight, R. 2017. Vật lý cho các nhà khoa học và kỹ thuật: Phương pháp tiếp cận chiến lược. Lề.
3. Sears, Zemansky. 2016. Vật lý Đại học với Vật lý hiện đại. Ngày 14. Ed. Tập 2.
4. Tippens, P. 2011. Vật lý: Khái niệm và Ứng dụng. Phiên bản thứ 7. Đồi McGraw.
5. Wikipedia. Số khối. Được khôi phục từ: en.wikipedia.org.