Номер 12, страница 251 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.12. Платину можно получить из менее благородного металла путём действия медленных нейтронов с последующим бета-распадом образовавшегося нуклида по схеме:

${}^{\mathrm{A}}\mathrm{X} + n\to ...\to {}^{194}\mathrm{Pt} + \overline{\mathit{e}}$

Определите элемент X и массовое число А.

Дано:

Схема ядерных превращений: $ ^{A}_{Z}X + ^{1}_{0}n \rightarrow ... \rightarrow ^{194}_{78}Pt + ^{0}_{-1}e^{-} $

Найти:

Элемент X - ?

Массовое число A - ?

Решение:

Данная схема описывает двухступенчатый процесс. На первом этапе неизвестный нуклид $ ^{A}_{Z}X $ захватывает медленный нейтрон, превращаясь в промежуточный нуклид, который мы обозначим как $ Y $. На втором этапе этот промежуточный нуклид $ Y $ испытывает бета-распад, в результате которого образуется платина $ ^{194}Pt $ и электрон (бета-частица) $ e^{-} $.

Запишем эти два процесса в виде отдельных ядерных реакций. Пусть промежуточный нуклид имеет массовое число $ A' $ и зарядовое число $ Z' $.

1. Захват нейтрона: $ ^{A}_{Z}X + ^{1}_{0}n \rightarrow ^{A'}_{Z'}Y $

2. Бета-распад: $ ^{A'}_{Z'}Y \rightarrow ^{194}_{78}Pt + ^{0}_{-1}e^{-} $

Для решения задачи воспользуемся законами сохранения массового числа (суммы верхних индексов) и зарядового числа (суммы нижних индексов) в ядерных реакциях. Начнем анализ со второй реакции, так как для нее известно больше данных.

Рассмотрим реакцию бета-распада. Порядковый номер платины (Pt) в периодической системе элементов равен 78. Электрон (бета-частица) имеет зарядовое число -1 и массовое число 0.

$ ^{A'}_{Z'}Y \rightarrow ^{194}_{78}Pt + ^{0}_{-1}e^{-} $

Из закона сохранения массового числа следует:

$ A' = 194 + 0 $

$ A' = 194 $

Из закона сохранения зарядового числа следует:

$ Z' = 78 + (-1) $

$ Z' = 77 $

Таким образом, промежуточный нуклид $ Y $ имеет массовое число 194 и зарядовое число 77.

Теперь рассмотрим первую реакцию (захват нейтрона), подставив в нее найденные значения для нуклида $ Y $:

$ ^{A}_{Z}X + ^{1}_{0}n \rightarrow ^{194}_{77}Y $

Из закона сохранения массового числа для этой реакции найдем $ A $:

$ A + 1 = 194 $

$ A = 194 - 1 $

$ A = 193 $

Из закона сохранения зарядового числа найдем $ Z $:

$ Z + 0 = 77 $

$ Z = 77 $

Итак, исходный нуклид $ X $ имеет массовое число $ A=193 $ и зарядовое число $ Z=77 $. По периодической таблице Менделеева находим, что элемент с порядковым номером 77 — это Иридий (Ir).

Ответ: Элемент X - это Иридий (Ir), массовое число A = 193.