Номер 7, страница 190, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 108. Решение задач. Задачи для самостоятельного решения - номер 7, страница 190.

Условие.

7. Допишите ядерные реакции:

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

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

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

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

Решение.

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

Решение

Для определения неизвестного участника ядерной реакции необходимо применить законы сохранения массового числа (сумма верхних индексов) и зарядового числа (сумма нижних индексов). Сумма этих чисел до реакции должна равняться их сумме после реакции.

Обозначим неизвестную частицу как $^{A}_{Z}\text{X}$. Тогда уравнение реакции можно записать в виде:

$^{19}_{9}\text{F} + ^{A}_{Z}\text{X} \rightarrow ^{16}_{8}\text{O} + ^{4}_{2}\text{He}$

Запишем уравнения баланса для массовых и зарядовых чисел.

1. Закон сохранения массового числа A:

$19 + A = 16 + 4$

$19 + A = 20$

$A = 20 - 19 = 1$

2. Закон сохранения зарядового числа Z:

$9 + Z = 8 + 2$

$9 + Z = 10$

$Z = 10 - 9 = 1$

Частица с массовым числом $A=1$ и зарядовым числом $Z=1$ — это протон (ядро атома водорода), который обозначается как $^{1}_{1}\text{H}$ или $\text{p}$.

Полное уравнение реакции:

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

Ответ: $^{1}_{1}\text{H}$ (протон).

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

Решение

Обозначим недостающую частицу как $^{A}_{Z}\text{X}$. Уравнение реакции будет выглядеть так:

$^{7}_{3}\text{Li} + ^{A}_{Z}\text{X} \rightarrow 2^{4}_{2}\text{He}$

Найдём суммарное массовое и зарядовое число продуктов реакции (двух альфа-частиц). Массовое число: $2 \times 4 = 8$. Зарядовое число: $2 \times 2 = 4$.

1. Закон сохранения массового числа A:

$7 + A = 8$

$A = 8 - 7 = 1$

2. Закон сохранения зарядового числа Z:

$3 + Z = 4$

$Z = 4 - 3 = 1$

Неизвестная частица имеет массовое число $A=1$ и зарядовое число $Z=1$, что соответствует протону $^{1}_{1}\text{H}$.

Полное уравнение реакции:

$^{7}_{3}\text{Li} + ^{1}_{1}\text{H} \rightarrow 2^{4}_{2}\text{He}$

Ответ: $^{1}_{1}\text{H}$ (протон).

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

Решение

Обозначим неизвестную частицу как $^{A}_{Z}\text{X}$. Уравнение реакции:

$^{19}_{9}\text{F} + ^{A}_{Z}\text{X} \rightarrow ^{22}_{10}\text{Ne} + ^{1}_{1}\text{H}$

Найдём суммарное массовое и зарядовое число продуктов реакции. Массовое число: $22 + 1 = 23$. Зарядовое число: $10 + 1 = 11$.

1. Закон сохранения массового числа A:

$19 + A = 23$

$A = 23 - 19 = 4$

2. Закон сохранения зарядового числа Z:

$9 + Z = 11$

$Z = 11 - 9 = 2$

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

Полное уравнение реакции:

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

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

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

Решение

Обозначим неизвестный продукт реакции как $^{A}_{Z}\text{X}$. Уравнение реакции:

$^{18}_{8}\text{O} + ^{4}_{2}\text{He} \rightarrow ^{A}_{Z}\text{X} + ^{1}_{0}\text{n}$

Найдём суммарное массовое и зарядовое число исходных частиц. Массовое число: $18 + 4 = 22$. Зарядовое число: $8 + 2 = 10$.

1. Закон сохранения массового числа A:

$22 = A + 1$

$A = 22 - 1 = 21$

2. Закон сохранения зарядового числа Z:

$10 = Z + 0$

$Z = 10$

Неизвестный продукт является ядром с массовым числом $A=21$ и зарядовым числом $Z=10$. Элемент с зарядовым числом $Z=10$ — это неон (Ne). Следовательно, образовавшееся ядро — это изотоп неона $^{21}_{10}\text{Ne}$.

Полное уравнение реакции:

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

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