Номер 11.130, страница 224 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 11. Атомная и ядерная физика. Энергия связи атомных ядер. Ядерные реакции. Энергетический выход ядерных реакций - номер 11.130, страница 224.

Условие.

11.130. В 1932 г. английский учёный Дж. Чедвик открыл нейтрон. Мишень какого элемента он облучал $\alpha$-частицами, если в результате, кроме нейтрона, получался изотоп углерода $^{12}_{6}\text{C}$? Запишите уравнение реакции.

Решение.

Дано:

Продукты ядерной реакции: нейтрон ($^1_0n$) и изотоп углерода ($^{12}_6C$).

Бомбардирующая частица: $\alpha$-частица, которая является ядром гелия ($^4_2He$).

Найти:

1. Элемент, из которого состояла мишень.

2. Уравнение реакции.

Решение:

Запишем схему ядерной реакции, обозначив неизвестный элемент мишени как $^A_ZX$, где $\text{A}$ — массовое число, а $\text{Z}$ — зарядовое число (порядковый номер в таблице Менделеева).

$^A_ZX + ^4_2He \rightarrow ^{12}_6C + ^1_0n$

В ядерных реакциях выполняются законы сохранения массового числа и заряда.

1. Закон сохранения массового числа: сумма массовых чисел частиц, вступивших в реакцию, равна сумме массовых чисел продуктов реакции.

$A + 4 = 12 + 1$

$A + 4 = 13$

$A = 13 - 4 = 9$

Массовое число ядра мишени равно 9.

2. Закон сохранения заряда: сумма зарядовых чисел частиц, вступивших в реакцию, равна сумме зарядовых чисел продуктов реакции.

$Z + 2 = 6 + 0$

$Z + 2 = 6$

$Z = 6 - 2 = 4$

Зарядовое число ядра мишени равно 4. По периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева находим, что элемент с порядковым номером 4 — это бериллий (Be).

Таким образом, мишень была изготовлена из изотопа бериллия-9 ($^9_4Be$).

Полное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$^9_4Be + ^4_2He \rightarrow ^{12}_6C + ^1_0n$

Ответ: Джеймс Чедвик облучал мишень из бериллия ($^9_4Be$). Уравнение реакции: $^9_4Be + ^4_2He \rightarrow ^{12}_6C + ^1_0n$.