Номер 7.2.3, страница 159 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

7.2.3. При облучении изотопа меди $ {}^{63}_{29}\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? (Ответ: $ {}^{63}_{30}\text{Zn} $; $ {}^{62}_{30}\text{Zn} $; $ {}^{62}_{29}\text{Cu} $.)

Дано:

Изотоп меди: $_{29}^{63}\text{Cu}$

Облучающая частица: протон, $p$ ($_{1}^{1}p$)

Возможные пути реакции с выделением:

1. одного нейтрона, $n$ ($_{0}^{1}n$)

2. двух нейтронов, $2n$ ($2 \cdot _{0}^{1}n$)

3. протона и нейтрона, $p+n$ ($_{1}^{1}p + _{0}^{1}n$)

Найти:

Ядра каких элементов образуются в каждом случае?

Решение:

Для определения продуктов ядерных реакций необходимо записать уравнения для каждого случая и использовать законы сохранения массового числа (суммы верхних индексов) и зарядового числа (суммы нижних индексов). В общем виде реакция выглядит так: $_{29}^{63}\text{Cu} + _{1}^{1}p \rightarrow _{Z}^{A}X + \text{выделенные частицы}$, где $_{Z}^{A}X$ - неизвестное ядро.

с выделением одного нейтрона

Запишем уравнение ядерной реакции:

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

Применим закон сохранения массового числа (верхний индекс):

$63 + 1 = A + 1$

$A = 63$

Применим закон сохранения зарядового числа (нижний индекс):

$29 + 1 = Z + 0$

$Z = 30$

Элемент с порядковым номером $Z=30$ в таблице Менделеева — это цинк (Zn). Таким образом, образуется ядро изотопа цинка-63.

Ответ: $_{30}^{63}\text{Zn}$

с выделением двух нейтронов

Запишем уравнение ядерной реакции:

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

Применим закон сохранения массового числа:

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

$64 = A + 2$

$A = 62$

Применим закон сохранения зарядового числа:

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

$Z = 30$

Элемент с порядковым номером $Z=30$ — это цинк (Zn). В этом случае образуется ядро изотопа цинка-62.

Ответ: $_{30}^{62}\text{Zn}$

с выделением протона и нейтрона

Запишем уравнение ядерной реакции:

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

Применим закон сохранения массового числа:

$63 + 1 = A + 1 + 1$

$64 = A + 2$

$A = 62$

Применим закон сохранения зарядового числа:

$29 + 1 = Z + 1 + 0$

$30 = Z + 1$

$Z = 29$

Элемент с порядковым номером $Z=29$ — это медь (Cu). Образуется ядро изотопа меди-62.

Ответ: $_{29}^{62}\text{Cu}$