Номер 7.27, страница 40 - гдз по физике 9 класс задачник Артеменков, Ломаченков

VII. Квантовые явления - номер 7.27, страница 40.

Условие.

7.27 Допишите ядерную реакцию:

1) $_{9}^{19}F + ... \rightarrow _{8}^{16}O + _{2}^{4}He;$

2) $_{3}^{7}Li + ... \rightarrow 2_{2}^{4}He;$

3) $_{9}^{19}F + ... \rightarrow _{10}^{22}Ne + _{1}^{1}H;$

4) $_{8}^{18}O + _{2}^{4}He \rightarrow ... + _{0}^{1}n.$

Решение.

Решение

Для того чтобы дописать ядерные реакции, необходимо применить законы сохранения массового числа (общего числа нуклонов) и зарядового числа (общего числа протонов). Сумма массовых чисел и сумма зарядовых чисел реагентов (частиц до реакции) должны быть равны соответствующим суммам для продуктов реакции (частиц после реакции).

1) ${}_{9}^{19}\text{F} + ... \rightarrow {}_{8}^{16}\text{O} + {}_{2}^{4}\text{He}$

Обозначим неизвестную частицу как ${}_{Z}^{A}X$. Составим уравнения на основе законов сохранения.

Закон сохранения массового числа (верхние индексы):

$19 + A = 16 + 4$

$19 + A = 20$

$A = 20 - 19 = 1$

Закон сохранения зарядового числа (нижние индексы):

$9 + Z = 8 + 2$

$9 + Z = 10$

$Z = 10 - 9 = 1$

Частица с массовым числом $A=1$ и зарядовым числом $Z=1$ — это протон (${}_{1}^{1}\text{p}$ или ${}_{1}^{1}\text{H}$).

Итоговая реакция: ${}_{9}^{19}\text{F} + {}_{1}^{1}\text{p} \rightarrow {}_{8}^{16}\text{O} + {}_{2}^{4}\text{He}$.

Ответ: ${}_{1}^{1}\text{p}$ (протон).

2) ${}_{3}^{7}\text{Li} + ... \rightarrow 2{}_{2}^{4}\text{He}$

Обозначим неизвестную частицу как ${}_{Z}^{A}X$.

Закон сохранения массового числа:

$7 + A = 2 \times 4$

$7 + A = 8$

$A = 8 - 7 = 1$

Закон сохранения зарядового числа:

$3 + Z = 2 \times 2$

$3 + Z = 4$

$Z = 4 - 3 = 1$

Частица с $A=1$ и $Z=1$ — это протон (${}_{1}^{1}\text{p}$).

Итоговая реакция: ${}_{3}^{7}\text{Li} + {}_{1}^{1}\text{p} \rightarrow 2{}_{2}^{4}\text{He}$.

Ответ: ${}_{1}^{1}\text{p}$ (протон).

3) ${}_{9}^{19}\text{F} + ... \rightarrow {}_{10}^{22}\text{Ne} + {}_{1}^{1}\text{H}$

Обозначим неизвестную частицу как ${}_{Z}^{A}X$.

Закон сохранения массового числа:

$19 + A = 22 + 1$

$19 + A = 23$

$A = 23 - 19 = 4$

Закон сохранения зарядового числа:

$9 + Z = 10 + 1$

$9 + Z = 11$

$Z = 11 - 9 = 2$

Частица с $A=4$ и $Z=2$ — это альфа-частица, ядро атома гелия (${}_{2}^{4}\text{He}$).

Итоговая реакция: ${}_{9}^{19}\text{F} + {}_{2}^{4}\text{He} \rightarrow {}_{10}^{22}\text{Ne} + {}_{1}^{1}\text{H}$.

Ответ: ${}_{2}^{4}\text{He}$ (альфа-частица).

4) ${}_{8}^{18}\text{O} + {}_{2}^{4}\text{He} \rightarrow ... + {}_{0}^{1}\text{n}$

Обозначим неизвестный продукт реакции как ${}_{Z}^{A}X$.

Закон сохранения массового числа:

$18 + 4 = A + 1$

$22 = A + 1$

$A = 22 - 1 = 21$

Закон сохранения зарядового числа:

$8 + 2 = Z + 0$

$Z = 10$

Элемент с зарядовым числом $Z=10$ — это неон (Ne). Таким образом, неизвестный продукт — это изотоп неона ${}_{10}^{21}\text{Ne}$.

Итоговая реакция: ${}_{8}^{18}\text{O} + {}_{2}^{4}\text{He} \rightarrow {}_{10}^{21}\text{Ne} + {}_{0}^{1}\text{n}$.

Ответ: ${}_{10}^{21}\text{Ne}$ (неон-21).