Номер 3, страница 318 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 53. Строение атомного ядра. Зарядовое и массовое числа. Упражнения - номер 3, страница 318.

Условие.

3. Определите зарядовые и массовые числа элементов, участвовавших в реакции, в которой был обнаружен протон. Сравните суммы зарядовых и массовых чисел элементов, вступивших в реакцию, и элементов, получившихся после неё.

Решение.

Дано:

Ядерная реакция, в которой был открыт протон. Исторически это реакция взаимодействия альфа-частиц с ядрами азота:

$ ^{14}_{7}\text{N} + ^{4}_{2}\text{He} \rightarrow ^{A}_{Z}\text{X} + ^{1}_{1}\text{p} $

Найти:

1. Зарядовые ($\text{Z}$) и массовые ($\text{A}$) числа всех элементов, участвовавших в реакции.

2. Сравнить суммы зарядовых и массовых чисел до и после реакции.

Решение:

Определите зарядовые и массовые числа элементов, участвовавших в реакции, в которой был обнаружен протон

Реакция, в которой Эрнест Резерфорд обнаружил протон в 1919 году, была первой искусственно вызванной ядерной реакцией. Для определения неизвестного продукта реакции $ ^{A}_{Z}\text{X} $ воспользуемся законами сохранения зарядового и массового чисел.

1. Закон сохранения зарядового числа (сумма зарядовых чисел до реакции равна сумме после):

$ 7 + 2 = Z + 1 $

$ 9 = Z + 1 $

$ Z = 8 $

2. Закон сохранения массового числа (сумма массовых чисел до реакции равна сумме после):

$ 14 + 4 = A + 1 $

$ 18 = A + 1 $

$ A = 17 $

Элемент с зарядовым числом $Z=8$ — это кислород (O). Следовательно, в результате реакции образуется изотоп кислорода $ ^{17}_{8}\text{O} $.

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

Зарядовые и массовые числа участников реакции:

- Азот ($^{14}_{7}\text{N}$): зарядовое число $Z=7$, массовое число $A=14$.

- Альфа-частица (ядро гелия $ ^{4}_{2}\text{He} $): зарядовое число $Z=2$, массовое число $A=4$.

- Кислород ($^{17}_{8}\text{O}$): зарядовое число $Z=8$, массовое число $A=17$.

- Протон (ядро водорода $ ^{1}_{1}\text{p} $): зарядовое число $Z=1$, массовое число $A=1$.

Сравните суммы зарядовых и массовых чисел элементов, вступивших в реакцию, и элементов, получившихся после неё

Вычислим суммы зарядовых и массовых чисел для частиц до (реагенты) и после (продукты) реакции.

Суммы зарядовых чисел:

- До реакции: $ \Sigma Z_{до} = 7 + 2 = 9 $.

- После реакции: $ \Sigma Z_{после} = 8 + 1 = 9 $.

Сравнение: $ \Sigma Z_{до} = \Sigma Z_{после} = 9 $. Суммы зарядовых чисел до и после реакции равны.

Суммы массовых чисел:

- До реакции: $ \Sigma A_{до} = 14 + 4 = 18 $.

- После реакции: $ \Sigma A_{после} = 17 + 1 = 18 $.

Сравнение: $ \Sigma A_{до} = \Sigma A_{после} = 18 $. Суммы массовых чисел до и после реакции также равны.

Ответ: Зарядовые и массовые числа участников реакции: азот ($Z=7, A=14$), ядро гелия ($Z=2, A=4$), кислород ($Z=8, A=17$), протон ($Z=1, A=1$). Сумма зарядовых чисел до и после реакции равна 9. Сумма массовых чисел до и после реакции равна 18.