Номер 419, страница 160 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Московкина, Волков

9 класс. Строение атома. Ядерные реакции. Период полураспада - номер 419, страница 160.

Условие.

419. Радиоактивный атом лития $^8_3Li$ претерпевает один $\alpha$-распад и один $\beta$-распад. Какой атом образуется в результате распада?

Решение.

Дано:

Исходный радиоактивный атом: литий-8 ($_{3}^{8}Li$).

Происходящие процессы: один α-распад и один β-распад.

Найти:

Конечный атом, который образуется в результате распадов.

Решение:

Радиоактивный распад подчиняется законам сохранения массового и зарядового чисел. Чтобы определить конечный продукт, необходимо последовательно применить правила смещения для каждого типа распада.

1. α-распад. При альфа-распаде ядро испускает альфа-частицу, которая является ядром атома гелия ($_{2}^{4}He$). В результате этого процесса массовое число ($\text{A}$) исходного ядра уменьшается на 4, а зарядовое число ($\text{Z}$) уменьшается на 2.

Уравнение реакции α-распада для атома лития $_{3}^{8}Li$:

$_3^8Li \rightarrow _{3-2}^{8-4}X + _{2}^{4}He$

В результате образуется промежуточное ядро $\text{X}$ с зарядовым числом $Z = 1$ и массовым числом $A = 4$. Элемент с зарядовым числом 1 — это водород (H). Таким образом, промежуточным продуктом является изотоп водорода-4 ($_{1}^{4}H$).

2. β-распад. Далее, образовавшееся ядро водорода-4 ($_{1}^{4}H$) претерпевает бета-распад. При β⁻-распаде один из нейтронов в ядре превращается в протон, испуская электрон ($_{-1}^{0}e$) и электронное антинейтрино. В результате этого процесса массовое число ($\text{A}$) ядра не изменяется, а зарядовое число ($\text{Z}$) увеличивается на 1.

Уравнение реакции β-распада для промежуточного ядра $_{1}^{4}H$:

$_{1}^{4}H \rightarrow _{1+1}^{4}Y + _{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$

В результате образуется конечное ядро $\text{Y}$ с зарядовым числом $Z = 2$ и массовым числом $A = 4$. Элемент с зарядовым числом 2 — это гелий (He).

Таким образом, конечным продуктом всей цепочки распадов является изотоп гелия-4 ($_{2}^{4}He$).

Также можно было рассчитать суммарное изменение зарядового и массового чисел:

Суммарное изменение массового числа: $ \Delta A = -4 $ (от α-распада) $ + 0 $ (от β-распада) $ = -4 $.

Суммарное изменение зарядового числа: $ \Delta Z = -2 $ (от α-распада) $ + 1 $ (от β-распада) $ = -1 $.

Применяем эти изменения к исходному ядру лития $_{3}^{8}Li$:

Конечное массовое число: $A_{конечн} = 8 + \Delta A = 8 - 4 = 4$.

Конечное зарядовое число: $Z_{конечн} = 3 + \Delta Z = 3 - 1 = 2$.

Ядро с $A=4$ и $Z=2$ является ядром гелия ($_{2}^{4}He$). Оба способа приводят к одинаковому результату.

Ответ: В результате одного α-распада и одного β-распада из атома лития-8 ($_{3}^{8}Li$) образуется атом гелия-4 ($_{2}^{4}He$).