Номер 1865, страница 220 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Строение атома и атомного ядра. Использование атомной энергии. 66. Радиоактивность. Строение атома. Зарядовое и массовое число. Состав атомных ядер. Ядерная реакция деления - номер 1865, страница 220.

Решение.

Дано:

Начальное ядро: ксенон-140, $_{54}^{140}Xe$

Конечное ядро: церий-140, $_{58}^{140}Ce$

Найти:

Количество испущенных электронов - $N_e$

Уравнения реакций превращения.

Решение:

Превращение ядра ксенона в ядро церия происходит в результате серии радиоактивных распадов. Сравним характеристики начального и конечного ядер.

Для ядра ксенона $_{54}^{140}Xe$:

Массовое число $A = 140$.

Зарядовое число (количество протонов) $Z_1 = 54$.

Для ядра церия $_{58}^{140}Ce$:

Массовое число $A = 140$.

Зарядовое число (количество протонов) $Z_2 = 58$.

В ходе этого превращения массовое число $\text{A}$ не изменяется, а зарядовое число $\text{Z}$ увеличивается. Такой процесс характерен для бета-минус распада ($\beta^−$-распада). При $\beta^−$-распаде один из нейтронов ядра превращается в протон, при этом испускается электрон ($_{-1}^{0}e$) и электронное антинейтрино ($\bar{\nu}_e$).

Общая схема $\beta^−$-распада:

$_{Z}^{A}X \rightarrow _{Z+1}^{A}Y + _{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$

Каждый акт $\beta^−$-распада увеличивает зарядовое число ядра на единицу и сопровождается испусканием одного электрона.

Найдем общее изменение зарядового числа:

$\Delta Z = Z_2 - Z_1 = 58 - 54 = 4$

Поскольку зарядовое число увеличилось на 4, это означает, что произошло 4 последовательных $\beta^−$-распада. Следовательно, общее количество испущенных электронов равно 4.

Запишем цепочку этих последовательных реакций:

1. Первый распад: ядро ксенона-140 ($_{54}^{140}Xe$) превращается в ядро цезия-140 ($_{55}^{140}Cs$):

$_{54}^{140}Xe \rightarrow _{55}^{140}Cs + _{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$

2. Второй распад: ядро цезия-140 ($_{55}^{140}Cs$) превращается в ядро бария-140 ($_{56}^{140}Ba$):

$_{55}^{140}Cs \rightarrow _{56}^{140}Ba + _{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$

3. Третий распад: ядро бария-140 ($_{56}^{140}Ba$) превращается в ядро лантана-140 ($_{57}^{140}La$):

$_{56}^{140}Ba \rightarrow _{57}^{140}La + _{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$

4. Четвертый распад: ядро лантана-140 ($_{57}^{140}La$) превращается в стабильное ядро церия-140 ($_{58}^{140}Ce$):

$_{57}^{140}La \rightarrow _{58}^{140}Ce + _{-1}^{0}e + \bar{\nu}_e$

Суммарное уравнение всего процесса превращения можно записать следующим образом:

$_{54}^{140}Xe \rightarrow _{58}^{140}Ce + 4 \cdot _{-1}^{0}e + 4 \bar{\nu}_e$

Ответ:

При превращении ядра атома ксенона $_{54}^{140}Xe$ в ядро атома церия $_{58}^{140}Ce$ испускается 4 электрона. Цепочка реакций распада приведена в решении, а суммарная реакция выглядит так:

$_{54}^{140}Xe \rightarrow _{58}^{140}Ce + 4 \cdot _{-1}^{0}e + 4 \bar{\nu}_e$