Đồng vị \(^{238}{\rm{U}}\) phân rã qua một chuỗi phân rã phóng xạ \(\alpha \) và \(\beta \) biến thành hạt nhân bền \(^{206}\;{\rm{Pb}}.\) Biết chu kì bán rã của \(^{238}{\rm{U}}\) là \(4,47 \cdot {10^9}\) năm. Một khối đá được phát hiện chứa \(46,97{\rm{m}}{{\rm{g}}^{238}}{\rm{U}}\) và \(23,15{\rm{m}}{{\rm{g}}^{206}}\;{\rm{Pb}}.\) Giả sử khối đá khi mới hình thành không chứa nguyên tố chì và tất cả lượng chì có mặt trong đó đều là sản phẩm phân rã của \(^{238}{\rm{U}}.\) Tuổi của khối đá đó là bao nhiêu tỉ năm? (Kết quả lấy đến một chữ số sau dấu thập phân).

Đáp án đúng là B

Phương trình phóng xạ: \(_{11}^{24}{\rm{Na}} \to _{ - 1}^0{\rm{e}} + _{12}^{24}{\rm{Mg}}\)

Số hạt b^- được sinh ra bằng số hạt nhân Na mất đi.

Số hạt nhân Na có trong \({10^{ - 6}}\;{\rm{gNa}}\) là: \({{\rm{N}}_0} = \frac{{\rm{m}}}{{\rm{A}}}{{\rm{N}}_{\rm{A}}} = \frac{{{{10}^{ - 6}}}}{{24}} \cdot 6,022 \cdot {10^{23}} = 2,51 \cdot {10^{16}}\) hạt.

Số hạt nhân Na mất đi sau 1 = số hạt \({\beta ^ - }\) được giải phóng trong 1 là:

\(\Delta {\rm{N}} = {{\rm{N}}_0}\left( {1 - \frac{1}{{{2^{\frac{{\rm{t}}}{{\rm{T}}}}}}}} \right) = 2,{51.11^{16}}\left( {1 - \frac{1}{{{2^{\frac{1}{{15}}}}}}} \right) = 1,{133.10^{15}}\) hạt.

a) Đúng; các đồng vị có cùng số proton.

b) Đúng;

Độ hụt khối của \(_{20}^{43}{\rm{Ca}}\) là: \[\Delta {m_{Ca43}} = 20.1,007276 + 23.1,008665 - 42,958770 = 0,386amu\]

Độ hụt khối của \(_{20}^{42}{\rm{Ca}}\) là: \[\Delta {m_{Ca42}} = 20.1,007276 + 22.1,008665 - 41,958622 = 0,378amu\]

c) Sai;

Năng lượng liên kết của \(_{20}^{43}{\rm{Ca}}\)là: \[{E_{lk}}\left( {_{20}^{43}Ca} \right) = 0,386.931,5 = 359,559MeV\]

Năng lượng liên kết của \(_{20}^{42}{\rm{Ca}}\)là: \[{E_{lk}}\left( {_{20}^{42}Ca} \right) = 0,378.931,5 = 352,107MeV\]

Năng lượng liên kết của \(_{20}^{43}{\rm{Ca}}\) lớn hơn năng lượng liên kết của \(_{20}^{42}{\rm{Ca}}\) một lượng 7,45 MeV.

d) Đúng.

Năng lượng liên kết riêng của \(_{20}^{43}{\rm{Ca}}\)là: \[{E_{lkr}}\left( {_{20}^{43}Ca} \right) = \frac{{359,559}}{{43}} = 8,36MeV/nucleon\]

Năng lượng liên kết riêng của \(_{20}^{42}{\rm{Ca}}\)là: \[{E_{lkr}}\left( {_{20}^{42}Ca} \right) = \frac{{352,107}}{{42}} = 8,38MeV/nucleon\]

Hạt nhân \(_{20}^{43}{\rm{Ca}}\) kém bền vững hơn hạt nhân \(_{20}^{42}{\rm{Ca}}.\)