Номер 7.25, страница 40 - гдз по физике 9 класс задачник Артеменков, Ломаченков

VII. Квантовые явления - номер 7.25, страница 40.

Условие.

7.25 Э. Резерфорд превратил азот в кислород, обстреливая атомы азота ионами гелия, испускаемыми радием. Допишите реакцию, описывающую данный процесс: $${^{14}_{7}\text{N}} + \text{...} \rightarrow {^{17}_{8}\text{O}} + \text{....}$$

Решение.

Решение

В задаче описана первая в истории искусственная ядерная реакция, осуществленная Э. Резерфордом. Атомы азота $_{7}^{14}N$ обстреливались ионами гелия, которые представляют собой альфа-частицы (ядра атома гелия $_{2}^{4}He$). В результате реакции образовывался изотоп кислорода $_{8}^{17}O$ и еще одна частица, которую необходимо определить.

Запишем уравнение реакции в общем виде, обозначив недостающие частицы:

$_{7}^{14}N + ... \rightarrow _{8}^{17}O + ....$

Согласно условию, для обстрела атомов азота использовались ионы гелия, то есть альфа-частицы $_{2}^{4}He$. Неизвестный продукт реакции обозначим как $_{Z}^{A}X$. Тогда уравнение реакции принимает вид:

$_{7}^{14}N + _{2}^{4}He \rightarrow _{8}^{17}O + _{Z}^{A}X$

При любых ядерных реакциях выполняются законы сохранения массового числа (сумма верхних индексов) и зарядового числа (сумма нижних индексов).

Составим уравнение для сохранения массового числа (A):

$14 + 4 = 17 + A$

$18 = 17 + A$

Отсюда находим массовое число неизвестной частицы:

$A = 18 - 17 = 1$

Теперь составим уравнение для сохранения зарядового числа (Z):

$7 + 2 = 8 + Z$

$9 = 8 + Z$

Отсюда находим зарядовое число неизвестной частицы:

$Z = 9 - 8 = 1$

Частица, у которой массовое число $A=1$, а зарядовое число $Z=1$, является протоном. Протон обозначается как $_{1}^{1}p$ или как ядро атома водорода $_{1}^{1}H$.

Таким образом, полная запись ядерной реакции:

$_{7}^{14}N + _{2}^{4}He \rightarrow _{8}^{17}O + _{1}^{1}p$

Ответ: $_{7}^{14}N + _{2}^{4}He \rightarrow _{8}^{17}O + _{1}^{1}p$.