Номер 11.67, страница 219 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 11. Атомная и ядерная физика. Радиоактивность - номер 11.67, страница 219.

Условие.

11.67. В какое ядро превращается ядро $^{\text{224}}_{\text{90}}\text{Th}$ после трёх последовательных $\alpha$-распадов? Напишите уравнения реакций.

Решение.

Дано:

Исходное ядро: торий-224 ($_{90}^{224}\text{Th}$)
Процесс: три последовательных α-распада

Найти:

1. Конечное ядро, в которое превращается $_{90}^{224}\text{Th}$.
2. Уравнения реакций.

Решение:

Альфа-распад (α-распад) — это процесс, при котором атомное ядро испускает альфа-частицу, которая представляет собой ядро гелия ($_{2}^{4}\text{He}$). В результате α-распада массовое число ($\text{A}$) исходного ядра уменьшается на 4, а зарядовое число ($\text{Z}$) уменьшается на 2.

Общая формула α-распада: $_{Z}^{A}X \rightarrow _{Z-2}^{A-4}Y + _{2}^{4}\text{He}$

Распишем три последовательных α-распада для ядра тория-224.

1. Первый α-распад
Ядро тория-224 ($_{90}^{224}\text{Th}$) распадается, образуя новый элемент.

• Новое массовое число: $A_1 = 224 - 4 = 220$.
• Новое зарядовое число: $Z_1 = 90 - 2 = 88$.

Элемент с зарядовым числом 88 — это радий (Ra). Таким образом, образуется ядро радия-220 ($_{88}^{220}\text{Ra}$).
Уравнение первой реакции:
$_{90}^{224}\text{Th} \rightarrow _{88}^{220}\text{Ra} + _{2}^{4}\text{He}$

2. Второй α-распад
Образовавшееся ядро радия-220 ($_{88}^{220}\text{Ra}$) также нестабильно и претерпевает α-распад.

• Новое массовое число: $A_2 = 220 - 4 = 216$.
• Новое зарядовое число: $Z_2 = 88 - 2 = 86$.

Элемент с зарядовым числом 86 — это радон (Rn). Таким образом, образуется ядро радона-216 ($_{86}^{216}\text{Rn}$).
Уравнение второй реакции:
$_{88}^{220}\text{Ra} \rightarrow _{86}^{216}\text{Rn} + _{2}^{4}\text{He}$

3. Третий α-распад
Ядро радона-216 ($_{86}^{216}\text{Rn}$) распадается в свою очередь.

• Новое массовое число: $A_3 = 216 - 4 = 212$.
• Новое зарядовое число: $Z_3 = 86 - 2 = 84$.

Элемент с зарядовым числом 84 — это полоний (Po). Таким образом, конечным продуктом является ядро полония-212 ($_{84}^{212}\text{Po}$).
Уравнение третьей реакции:
$_{86}^{216}\text{Rn} \rightarrow _{84}^{212}\text{Po} + _{2}^{4}\text{He}$

Ответ:
После трёх последовательных α-распадов ядро $_{90}^{224}\text{Th}$ превращается в ядро полония-212 ($_{84}^{212}\text{Po}$).
Уравнения реакций:
1) $_{90}^{224}\text{Th} \rightarrow _{88}^{220}\text{Ra} + _{2}^{4}\text{He}$
2) $_{88}^{220}\text{Ra} \rightarrow _{86}^{216}\text{Rn} + _{2}^{4}\text{He}$
3) $_{86}^{216}\text{Rn} \rightarrow _{84}^{212}\text{Po} + _{2}^{4}\text{He}$