Номер 11, страница 251 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.11. Золото можно получить из менее благородного металла путём действия медленных нейтронов с последующим электронным захватом по схеме:

${}^{\mathrm{A}}\mathrm{X} + n \to {}^{\mathrm{A}+1}\mathrm{X}$

${}^{\mathrm{A}+1}\mathrm{X} + \overline{\mathrm{e}} \to {}^{197}\mathrm{Au}$

Определите элемент X и массовое число А.

Дано:

Схема ядерных превращений:

1. $ _Z^A\text{X} + n \rightarrow _Z^{A+1}\text{X} $

2. $ _Z^{A+1}\text{X} + \bar{e} \rightarrow _{79}^{197}\text{Au} $

Найти:

Элемент X, массовое число A.

Решение:

Для определения неизвестного элемента X и его массового числа A воспользуемся законами сохранения массового числа и заряда в ядерных реакциях. Удобнее начать анализ со второй реакции, так как в ней известен конечный продукт.

Запишем вторую реакцию (электронный захват) в более полном виде, указав массовое и зарядовое числа для всех частиц:

$ _Z^{A+1}\text{X} + _{-1}^0\bar{e} \rightarrow _{79}^{197}\text{Au} $

Здесь $_{-1}^0\bar{e}$ — это электрон, у которого массовое число равно 0, а зарядовое число равно -1.

Применим закон сохранения массового числа (сумма верхних индексов до и после реакции должна быть одинаковой):

$ (A + 1) + 0 = 197 $

$ A + 1 = 197 $

$ A = 197 - 1 = 196 $

Теперь применим закон сохранения заряда (сумма нижних индексов до и после реакции должна быть одинаковой):

$ Z + (-1) = 79 $

$ Z - 1 = 79 $

$ Z = 79 + 1 = 80 $

Зарядовое число Z определяет элемент в периодической системе Менделеева. Элемент с порядковым номером 80 — это ртуть (Hg).

Таким образом, неизвестный элемент X — это ртуть (Hg), а массовое число его исходного изотопа $A=196$.

Проверим полученные данные, подставив их в первую реакцию. Нейтрон $n$ имеет массовое число 1 и зарядовое число 0 ($ _0^1n $).

$ _{80}^{196}\text{Hg} + _0^1n \rightarrow _{80}^{196+1}\text{Hg} \rightarrow _{80}^{197}\text{Hg} $

Законы сохранения выполняются: $196+1=197$ и $80+0=80$.

Полная схема превращений выглядит так:

$ _{80}^{196}\text{Hg} + _0^1n \rightarrow _{80}^{197}\text{Hg} $

$ _{80}^{197}\text{Hg} + _{-1}^0\bar{e} \rightarrow _{79}^{197}\text{Au} $

Ответ: Элемент X — это ртуть (Hg), а его массовое число $A = 196$.