Номер 3, страница 149 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. Какие формулы описывают виды радиоактивного распада? В чем заключается их особенность?

Какие виды радиоактивности существуют?
Радиоактивность — это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно (спонтанно) превращаться в другие ядра с испусканием различных частиц. Существуют следующие основные виды радиоактивности:
- Альфа-распад (α-распад): ядро испускает альфа-частицу, которая является ядром атома гелия ($_{2}^{4}He$).
- Бета-распад (β-распад): этот вид распада включает в себя три процесса:
- Электронный бета-распад (β⁻-распад): ядро испускает электрон и электронное антинейтрино.
- Позитронный бета-распад (β⁺-распад): ядро испускает позитрон и электронное нейтрино.
- Электронный захват (ε-захват или K-захват): ядро захватывает один из электронов своей электронной оболочки (обычно с K-оболочки).
- Гамма-излучение (γ-излучение): возбужденное ядро переходит в состояние с меньшей энергией, испуская при этом гамма-квант (фотон высокой энергии). Этот процесс обычно сопровождает альфа- и бета-распад, оставляя ядро в возбужденном состоянии.
Помимо этих основных видов, существуют и другие, более редкие типы радиоактивных превращений, такие как спонтанное деление, протонный распад, нейтронный распад и кластерная радиоактивность.

Ответ: Основными видами радиоактивности являются альфа-распад, бета-распад (включая электронный, позитронный и электронный захват) и гамма-излучение.

Какие формулы описывают виды радиоактивного распада? В чем заключается их особенность?
Каждый вид радиоактивного распада описывается своей формулой (уравнением реакции), которая показывает изменение массового числа $A$ (число нуклонов) и зарядового числа $Z$ (число протонов) исходного ядра в соответствии с законами сохранения. Обозначим исходное ядро как $_{Z}^{A}X$, а дочернее — как $Y$.

Альфа-распад (α-распад)
Формула: $ _{Z}^{A}X \rightarrow _{Z-2}^{A-4}Y + _{2}^{4}He $
Особенность: В результате альфа-распада массовое число ядра уменьшается на 4, а зарядовое число уменьшается на 2. Таким образом, образуется ядро нового химического элемента, который в периодической системе Менделеева смещен на две клетки влево относительно исходного элемента.

Бета-распад (β-распад)
1. Электронный бета-распад (β⁻-распад)
Формула: $ _{Z}^{A}X \rightarrow _{Z+1}^{A}Y + _{-1}^{0}e^{-} + \tilde{\nu_e} $
Особенность: Массовое число ядра не изменяется, а зарядовое число увеличивается на 1. Образуется ядро элемента, смещенного на одну клетку вправо в периодической системе. Этот процесс обусловлен превращением одного из нейтронов ядра в протон с испусканием электрона ($e^{-}$) и электронного антинейтрино ($\tilde{\nu_e}$).

2. Позитронный бета-распад (β⁺-распад)
Формула: $ _{Z}^{A}X \rightarrow _{Z-1}^{A}Y + _{+1}^{0}e^{+} + \nu_e $
Особенность: Массовое число ядра не изменяется, а зарядовое число уменьшается на 1. Образуется ядро элемента, смещенного на одну клетку влево в периодической системе. Этот процесс обусловлен превращением одного из протонов ядра в нейтрон с испусканием позитрона ($e^{+}$) и электронного нейтрино ($\nu_e$).

3. Электронный захват (ε-захват)
Формула: $ _{Z}^{A}X + _{-1}^{0}e^{-} \rightarrow _{Z-1}^{A}Y + \nu_e $
Особенность: Ядро захватывает электрон с одной из внутренних электронных оболочек атома. Массовое число не изменяется, а зарядовое число уменьшается на 1, как и при позитронном распаде. Этот процесс также сопровождается испусканием нейтрино и характерен для ядер с избытком протонов.

Гамма-излучение (γ-излучение)
Формула: $ _{Z}^{A}X^{*} \rightarrow _{Z}^{A}X + \gamma $
Особенность: Этот процесс не приводит к изменению состава ядра (массовое и зарядовое числа остаются прежними). Ядро, находящееся в возбужденном состоянии ($X^{*}$) после другого радиоактивного распада, переходит в основное или менее возбужденное состояние, испуская избыток энергии в виде гамма-кванта ($\gamma$).

Ответ: Формулы радиоактивного распада ($_{Z}^{A}X \rightarrow _{Z-2}^{A-4}Y + _{2}^{4}He$ для α-распада, $_{Z}^{A}X \rightarrow _{Z+1}^{A}Y + _{-1}^{0}e^{-} + \tilde{\nu_e}$ для β⁻-распада и т.д.) показывают, как изменяются массовое ($A$) и зарядовое ($Z$) числа ядра. Особенность заключается в том, что при α- и β-распадах происходит превращение одного химического элемента в другой (трансмутация), в то время как при γ-излучении состав ядра не меняется, а лишь уменьшается его энергия.