Номер 1216, страница 159 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

1216. При облучении изотопа меди $_{29}^{63}\text{Cu}$ протонами реакция может идти несколькими путями: с выделением одного нейтрона; с выделением двух нейтронов; с выделением протона и нейтрона. Ядра каких элементов образуются в каждом случае?

Дано:

Исходный изотоп: медь-63 ($_{29}^{63}\text{Cu}$)

Бомбардирующая частица: протон ($_{1}^{1}\text{p}$)

Найти:

Ядра каких элементов образуются в каждом из трех случаев реакции.

Решение:

Для определения продуктов ядерных реакций необходимо применить законы сохранения массового числа (A) и зарядового числа (Z). Сумма массовых чисел (верхние индексы) и зарядовых чисел (нижние индексы) реагентов должна быть равна сумме соответствующих чисел продуктов реакции. Обозначим искомое ядро продукта как $_{Z'}^{A'}\text{X}$.

с выделением одного нейтрона

Запишем уравнение ядерной реакции. Продуктами являются искомое ядро и один нейтрон ($_{0}^{1}\text{n}$).

$_{29}^{63}\text{Cu} + _{1}^{1}\text{p} \rightarrow _{Z'}^{A'}\text{X} + _{0}^{1}\text{n}$

Составим уравнение для сохранения массового числа (A):

$63 + 1 = A' + 1$

$A' = 63$

Составим уравнение для сохранения зарядового числа (Z):

$29 + 1 = Z' + 0$

$Z' = 30$

Элемент с зарядовым числом $Z' = 30$ в периодической таблице Д.И. Менделеева — это цинк (Zn). Таким образом, образуется ядро изотопа цинка-63.

Ответ: образуется ядро цинка-63 ($_{30}^{63}\text{Zn}$).

с выделением двух нейтронов

Запишем уравнение реакции, где продуктами являются искомое ядро и два нейтрона ($2 \cdot _{0}^{1}\text{n}$).

$_{29}^{63}\text{Cu} + _{1}^{1}\text{p} \rightarrow _{Z'}^{A'}\text{X} + 2 \cdot _{0}^{1}\text{n}$

Из закона сохранения массового числа (A):

$63 + 1 = A' + 2 \cdot 1$

$64 = A' + 2$

$A' = 62$

Из закона сохранения зарядового числа (Z):

$29 + 1 = Z' + 2 \cdot 0$

$Z' = 30$

Элемент с зарядовым числом $Z' = 30$ — это цинк (Zn). Следовательно, образуется ядро изотопа цинка-62.

Ответ: образуется ядро цинка-62 ($_{30}^{62}\text{Zn}$).

с выделением протона и нейтрона

Запишем уравнение реакции, где продуктами являются искомое ядро, один протон ($_{1}^{1}\text{p}$) и один нейтрон ($_{0}^{1}\text{n}$).

$_{29}^{63}\text{Cu} + _{1}^{1}\text{p} \rightarrow _{Z'}^{A'}\text{X} + _{1}^{1}\text{p} + _{0}^{1}\text{n}$

Из закона сохранения массового числа (A):

$63 + 1 = A' + 1 + 1$

$64 = A' + 2$

$A' = 62$

Из закона сохранения зарядового числа (Z):

$29 + 1 = Z' + 1 + 0$

$30 = Z' + 1$

$Z' = 29$

Элемент с зарядовым числом $Z' = 29$ — это медь (Cu). Таким образом, образуется ядро изотопа меди-62.

Ответ: образуется ядро меди-62 ($_{29}^{62}\text{Cu}$).