Ответьте на вопросы, страница 164 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Каким способом один химический элемент можно превратить в другой?

2. Возможно ли превращение одного элемента в другой, в результате химической реакции?

1. Каким способом один химический элемент можно превратить в другой?

Решение:

Превращение одного химического элемента в другой называется трансмутацией. Это возможно только в результате ядерных реакций, то есть процессов, которые изменяют состав атомного ядра (количество протонов и/или нейтронов).
Основные способы превращения элементов:

1. Радиоактивный распад — самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер в другие ядра.
• Альфа-распад: ядро испускает альфа-частицу (ядро гелия $ _2^4\text{He} $). В результате заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число — на 4. Элемент превращается в другой, стоящий на две клетки левее в периодической системе. Например, уран-238 превращается в торий-234: $ _{92}^{238}\text{U} \rightarrow _{90}^{234}\text{Th} + _2^4\text{He} $.
• Бета-распад: ядро изменяет свой заряд на единицу с испусканием электрона или позитрона. При электронном бета-распаде ($\beta^-$) один из нейтронов ядра превращается в протон. Заряд ядра увеличивается на 1, а элемент смещается на одну клетку вправо в периодической системе. Например, радиоактивный углерод-14 превращается в азот-14: $ _6^{14}\text{C} \rightarrow _7^{14}\text{N} + e^- + \bar{\nu}_e $.

2. Искусственные ядерные реакции — ядра атомов бомбардируют элементарными частицами (нейтронами, протонами) или ядрами других элементов, разогнанными до высоких энергий. Это приводит к захвату частицы ядром и его последующему превращению. Таким способом были искусственно получены многие изотопы и все трансурановые элементы.

3. Ядерное деление — процесс расщепления тяжелого атомного ядра на два (реже три) более легких ядра. Этот процесс используется в ядерных реакторах и атомных бомбах.

4. Ядерный синтез (термоядерная реакция) — процесс слияния двух или более легких атомных ядер с образованием одного более тяжелого ядра. Этот процесс является источником энергии звезд.

Ответ: Один химический элемент можно превратить в другой только с помощью ядерных реакций, таких как радиоактивный распад, искусственная бомбардировка ядра частицами, ядерное деление или ядерный синтез. Все эти процессы изменяют число протонов в ядре атома.

2. Возможно ли превращение одного элемента в другой, в результате химической реакции?

Решение:

Нет, это категорически невозможно. Принципиальное отличие химических реакций от ядерных заключается в том, что химические реакции затрагивают только внешние электронные оболочки атомов. В ходе химической реакции происходит разрыв старых и образование новых химических связей, атомы перегруппировываются, образуя новые вещества, но их ядра остаются совершенно неизменными.
Свойства химического элемента, то есть его уникальная природа (например, водород, кислород или свинец), определяются исключительно зарядом его ядра, то есть количеством протонов в нём. Поскольку в ходе химических реакций число протонов в ядре не меняется, один химический элемент не может превратиться в другой.
Например, в реакции горения водорода в кислороде ($ 2\text{H}_2 + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{H}_2\text{O} $) атомы водорода и кислорода соединяются, образуя молекулы воды, но сами атомы водорода остаются водородом, а атомы кислорода — кислородом. Мечта алхимиков о превращении неблагородных металлов (например, свинца, $Z=82$) в золото ($Z=79$) с помощью химических методов несбыточна именно по этой причине.

Ответ: Нет, в результате химической реакции невозможно превратить один элемент в другой, так как химические реакции затрагивают только электронные оболочки атомов и не изменяют состав их ядер, который и определяет принадлежность атома к тому или иному элементу.