Номер 3, страница 43 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

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

Условие.

3*. Из какого ядра образовалось ядро полония $^{216}_{84}$Po?

Решение.

Ядро полония $_{84}^{216}\textrm{Po}$ является дочерним ядром, которое образуется в результате радиоактивного распада некоторого материнского ядра. Чтобы определить, из какого ядра оно образовалось, необходимо рассмотреть возможные типы радиоактивных распадов, приводящих к его появлению. Основные из них — это альфа-распад, бета-минус-распад и бета-плюс-распад (или электронный захват). Для каждого случая мы применим законы сохранения массового числа и заряда.

Решение

Случай 1: Образование в результате альфа-распада.

При альфа-распаде материнское ядро, обозначим его как $_{Z}^{A}\textrm{X}$, испускает альфа-частицу, которая является ядром гелия $_{2}^{4}\textrm{He}$. Уравнение ядерной реакции в этом случае выглядит так:

$_{Z}^{A}\textrm{X} \rightarrow _{84}^{216}\textrm{Po} + _{2}^{4}\textrm{He}$

Из закона сохранения массового числа (сумма массовых чисел до и после реакции одинакова) находим массовое число материнского ядра $A$:

$A = 216 + 4 = 220$

Из закона сохранения заряда (сумма зарядовых чисел до и после реакции одинакова) находим зарядовое число материнского ядра $Z$:

$Z = 84 + 2 = 86$

Элемент с порядковым номером 86 в периодической таблице — это радон (Rn). Таким образом, материнским ядром является изотоп радона $_{86}^{220}\textrm{Rn}$.

Случай 2: Образование в результате бета-минус-распада.

При бета-минус-распаде (β⁻-распаде) один из нейтронов в ядре превращается в протон, при этом испускается электрон ($_{-1}^{0}\textrm{e}$) и электронное антинейтрино. Уравнение реакции:

$_{Z}^{A}\textrm{X} \rightarrow _{84}^{216}\textrm{Po} + _{-1}^{0}\textrm{e} + \bar{\nu}_e$

Применяя законы сохранения, находим $A$ и $Z$ материнского ядра:

$A = 216 + 0 = 216$

$Z = 84 + (-1) = 83$

Элемент с порядковым номером 83 — это висмут (Bi). Следовательно, материнским ядром является изотоп висмута $_{83}^{216}\textrm{Bi}$.

Случай 3: Образование в результате бета-плюс-распада или электронного захвата.

При бета-плюс-распаде (β⁺-распаде) один из протонов в ядре превращается в нейтрон, испуская позитрон ($_{+1}^{0}\textrm{e}$) и электронное нейтрино. При электронном захвате ядро поглощает один из электронов своей атомной оболочки, что также приводит к превращению протона в нейтрон. В обоих случаях массовое число ядра не меняется, а зарядовое число уменьшается на единицу. Уравнение для β⁺-распада:

$_{Z}^{A}\textrm{X} \rightarrow _{84}^{216}\textrm{Po} + _{+1}^{0}\textrm{e} + \nu_e$

Применяя законы сохранения, находим $A$ и $Z$ материнского ядра:

$A = 216 + 0 = 216$

$Z = 84 + 1 = 85$

Элемент с порядковым номером 85 — это астат (At). В этом случае материнским ядром является изотоп астата $_{85}^{216}\textrm{At}$.

Таким образом, существует несколько возможных материнских ядер, из которых могло образоваться ядро полония-216.

Ответ: Ядро полония $_{84}^{216}\textrm{Po}$ может образоваться из ядра радона-220 ($_{86}^{220}\textrm{Rn}$) в результате α-распада, из ядра висмута-216 ($_{83}^{216}\textrm{Bi}$) в результате β⁻-распада, или из ядра астата-216 ($_{85}^{216}\textrm{At}$) в результате β⁺-распада или электронного захвата.