Номер 11.68, страница 219 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Квантовая физика. Глава 11. Атомная и ядерная физика. Радиоактивность - номер 11.68, страница 219.

Условие.

11.68. В какое ядро превращается ядро $_{92}^{238}\text{U}$ после $\alpha$-распада и двух $\beta^{-}$-распадов? Напишите уравнения реакций.

Решение.

Решение:

Процесс превращения ядра урана-238 ($_{92}^{238}\text{U}$) состоит из трех последовательных распадов: одного альфа-распада и двух бета-распадов.

1. Сначала происходит альфа-распад ($\alpha$-распад). При $\alpha$-распаде ядро испускает $\alpha$-частицу, которая является ядром атома гелия ($_{2}^{4}\text{He}$). В результате массовое число исходного ядра уменьшается на 4, а зарядовое число (порядковый номер) — на 2. Запишем уравнение реакции:

$_{92}^{238}\text{U} \rightarrow _{92-2}^{238-4}\text{X} + _{2}^{4}\text{He}$

В результате образуется ядро элемента с зарядовым числом 90 и массовым числом 234. Этим элементом является торий (Th):

$_{92}^{238}\text{U} \rightarrow _{90}^{234}\text{Th} + _{2}^{4}\text{He}$

2. Далее, образовавшееся ядро тория-234 ($_{90}^{234}\text{Th}$) претерпевает первый бета-распад ($\beta^{-}$-распад). При $\beta^{-}$-распаде один из нейтронов ядра превращается в протон, при этом испускается электрон ($_{-1}^{0}\text{e}$). В результате массовое число ядра не изменяется, а зарядовое число увеличивается на 1. Уравнение реакции:

$_{90}^{234}\text{Th} \rightarrow _{90+1}^{234}\text{Y} + _{-1}^{0}\text{e}$

В результате образуется ядро элемента с зарядовым числом 91 и массовым числом 234. Этим элементом является протактиний (Pa):

$_{90}^{234}\text{Th} \rightarrow _{91}^{234}\text{Pa} + _{-1}^{0}\text{e}$

3. Наконец, ядро протактиния-234 ($_{91}^{234}\text{Pa}$) претерпевает второй $\beta^{-}$-распад:

$_{91}^{234}\text{Pa} \rightarrow _{91+1}^{234}\text{Z} + _{-1}^{0}\text{e}$

В результате образуется ядро элемента с зарядовым числом 92 и массовым числом 234. Элемент с порядковым номером 92 — это уран (U):

$_{91}^{234}\text{Pa} \rightarrow _{92}^{234}\text{U} + _{-1}^{0}\text{e}$

Таким образом, конечным продуктом является изотоп урана — уран-234.

Ответ: В результате одного $\alpha$-распада и двух $\beta^{-}$-распадов ядро урана-238 ($_{92}^{238}\text{U}$) превращается в ядро урана-234 ($_{92}^{234}\text{U}$).

Уравнения реакций:

$_{92}^{238}\text{U} \rightarrow _{90}^{234}\text{Th} + _{2}^{4}\text{He}$

$_{90}^{234}\text{Th} \rightarrow _{91}^{234}\text{Pa} + _{-1}^{0}\text{e}$

$_{91}^{234}\text{Pa} \rightarrow _{92}^{234}\text{U} + _{-1}^{0}\text{e}$