Номер 1, страница 43 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 7. Атом и атомное ядро. Вариант 3 - номер 1, страница 43.

Условие.

Дайте краткие ответы на вопросы. (В тетради обязательно должны быть черновые расчёты и чертежи.)

Ядро полония ${^{216}_{84}\text{Po}}$ образовалось в результате двух последовательных $\alpha$-распада.

1. Чему равны зарядовое и массовое числа ядра полония ${^{216}_{84}\text{Po}}$?

Решение.

1. Чему равны зарядовое и массовое числа ядра полония $_{84}^{216}\text{Po}$?

В ядерной физике для обозначения атомного ядра используется стандартная запись $_{Z}^{A}X$, где:
$X$ – это символ химического элемента;
$A$ – это массовое число, которое равно общему числу нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре. Это число указывается вверху слева от символа элемента.
$Z$ – это зарядовое число (или атомный номер), которое равно числу протонов в ядре. Оно определяет химический элемент и указывается внизу слева от символа элемента.
Исходя из этой записи для ядра полония $_{84}^{216}\text{Po}$, мы можем напрямую определить его характеристики:
Массовое число $A$ соответствует верхнему индексу и равно 216.
Зарядовое число $Z$ соответствует нижнему индексу и равно 84.
Ответ: Зарядовое число ядра полония равно 84, массовое число равно 216.

2. Из какого ядра образовалось ядро полония $_{84}^{216}\text{Po}$?

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать процесс двух последовательных α-распадов, приведших к образованию ядра полония.

Дано:

Конечное ядро: $_{84}^{216}\text{Po}$
Процесс: 2 последовательных α-распада
α-частица: ядро гелия $_{2}^{4}\text{He}$

Найти:

Исходное (материнское) ядро $_{Z'}^{A'}X$

Решение:

Альфа-распад — это вид радиоактивного распада, при котором ядро испускает альфа-частицу (ядро атома гелия $_{2}^{4}\text{He}$). В результате этого процесса массовое число $A$ исходного ядра уменьшается на 4, а зарядовое число $Z$ уменьшается на 2. Схематически один α-распад можно записать так:

$_{Z}^{A}X \rightarrow _{Z-2}^{A-4}Y + _{2}^{4}\text{He}$

По условию задачи, ядро полония образовалось в результате двух таких распадов. Это означает, что исходное ядро испытало два α-распада. Найдем суммарное изменение массового и зарядового чисел:

Суммарное изменение массового числа: $\Delta A = 2 \times 4 = 8$.
Суммарное изменение зарядового числа: $\Delta Z = 2 \times 2 = 4$.

Чтобы найти характеристики исходного ядра, необходимо провести обратную операцию: прибавить к массовому и зарядовому числам конечного ядра (полония-216) суммарные изменения.

Массовое число исходного ядра: $A' = A_{Po} + \Delta A = 216 + 8 = 224$.
Зарядовое число исходного ядра: $Z' = Z_{Po} + \Delta Z = 84 + 4 = 88$.

Таким образом, исходное ядро имело массовое число 224 и зарядовое число 88. Чтобы определить химический элемент, обратимся к периодической таблице Менделеева. Элемент с атомным номером $Z = 88$ — это радий (Ra).

Следовательно, исходным ядром было ядро радия-224 ($_{88}^{224}\text{Ra}$).
Цепочка распадов выглядит следующим образом:
1. $_{88}^{224}\text{Ra} \rightarrow _{86}^{220}\text{Rn} + _{2}^{4}\text{He}$
2. $_{86}^{220}\text{Rn} \rightarrow _{84}^{216}\text{Po} + _{2}^{4}\text{He}$

Ответ: Ядро полония $_{84}^{216}\text{Po}$ образовалось из ядра радия $_{88}^{224}\text{Ra}$.