Номер 4, страница 330 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 56. Альфа- и бета-распады. Правила смещения. Упражнения - номер 4, страница 330.

Условие.

4. Во что превращается ядро $_{92}^{238}\text{U}$ после альфа-распада и двух последующих бета-распадов?

Решение.

Дано:

Исходное ядро: уран-238 ($^{238}_{92}\text{U}$).

Процессы распада: 1 альфа-распад и 2 последовательных бета-распада.

Найти:

Конечный продукт цепочки распадов.

Решение:

Для решения задачи необходимо последовательно записать уравнения ядерных реакций для каждого этапа распада.

1. Альфа-распад

Альфа-распад — это вид радиоактивного распада, при котором ядро испускает альфа-частицу (ядро атома гелия $^{4}_{2}\text{He}$). В результате этого процесса массовое число ядра (верхний индекс) уменьшается на 4, а зарядовое число (нижний индекс) — на 2.

Запишем уравнение реакции для альфа-распада ядра урана-238:

$^{238}_{92}\text{U} \rightarrow ^{A'}_{Z'}\text{X} + ^{4}_{2}\text{He}$

Рассчитаем массовое и зарядовое числа нового элемента X:

$A' = 238 - 4 = 234$

$Z' = 92 - 2 = 90$

Согласно периодической таблице Менделеева, элемент с зарядовым числом Z=90 — это торий (Th). Таким образом, после альфа-распада уран-238 превращается в торий-234:

$^{238}_{92}\text{U} \rightarrow ^{234}_{90}\text{Th} + ^{4}_{2}\text{He}$

2. Два последующих бета-распада

Бета-распад — это вид радиоактивного распада, сопровождающийся испусканием бета-частицы (электрона $^{0}_{-1}\text{e}$). При этом один из нейтронов в ядре превращается в протон. В результате массовое число ядра не изменяется, а зарядовое число увеличивается на 1.

Первый бета-распад. Ядро тория-234, образовавшееся на первом этапе, претерпевает бета-распад:

$^{234}_{90}\text{Th} \rightarrow ^{A''}_{Z''}\text{Y} + ^{0}_{-1}\text{e}$

Рассчитаем массовое и зарядовое числа нового элемента Y:

$A'' = 234 - 0 = 234$

$Z'' = 90 - (-1) = 91$

Элемент с зарядовым числом Z=91 — это протактиний (Pa). Продуктом первого бета-распада является протактиний-234:

$^{234}_{90}\text{Th} \rightarrow ^{234}_{91}\text{Pa} + ^{0}_{-1}\text{e}$

Второй бета-распад. Ядро протактиния-234, в свою очередь, также является нестабильным и претерпевает бета-распад:

$^{234}_{91}\text{Pa} \rightarrow ^{A'''}_{Z'''}\text{W} + ^{0}_{-1}\text{e}$

Рассчитаем массовое и зарядовое числа конечного элемента W:

$A''' = 234 - 0 = 234$

$Z''' = 91 - (-1) = 92$

Элемент с зарядовым числом Z=92 — это уран (U). Таким образом, конечным продуктом всей цепочки превращений является изотоп урана, уран-234.

Общая цепочка превращений выглядит так:

$^{238}_{92}\text{U} \xrightarrow{\alpha} ^{234}_{90}\text{Th} \xrightarrow{\beta} ^{234}_{91}\text{Pa} \xrightarrow{\beta} ^{234}_{92}\text{U}$

Ответ: В результате одного альфа-распада и двух последующих бета-распадов ядро $^{238}_{92}\text{U}$ превращается в ядро изотопа урана $^{234}_{92}\text{U}$.