Номер 4, страница 257 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

4. На примере реакции $\alpha$-распада радия объясните законы сохранения заряда (зарядового числа) и массового числа.

Рассмотрим реакцию альфа-распада наиболее стабильного изотопа радия – радия-226 ($_{88}^{226}Ra$). Альфа-распад (α-распад) — это тип радиоактивного распада, при котором ядро атома испускает альфа-частицу, представляющую собой ядро атома гелия ($_{2}^{4}He$).

Уравнение этой ядерной реакции можно записать в общем виде: $$ _{88}^{226}Ra \rightarrow _{Z}^{A}X + _{2}^{4}He $$ Здесь $_{Z}^{A}X$ — это неизвестное дочернее ядро, которое образуется в результате распада, $A$ — его массовое число (общее число протонов и нейтронов), а $Z$ — его зарядовое число (число протонов).

Для определения неизвестного продукта реакции $X$ необходимо применить два основных закона сохранения, действующих в ядерных реакциях:

1. Закон сохранения массового числа. Этот закон гласит, что сумма массовых чисел (верхних индексов) ядер и частиц до реакции должна быть равна сумме массовых чисел ядер и частиц после реакции.

Для нашего примера это означает:

$226 = A + 4$

Решая это простое уравнение, находим массовое число нового элемента:

$A = 226 - 4 = 222$.

2. Закон сохранения заряда (зарядового числа). Этот закон гласит, что сумма зарядовых чисел (нижних индексов) ядер и частиц до реакции должна быть равна сумме зарядовых чисел ядер и частиц после реакции.

Для нашего примера это означает:

$88 = Z + 2$

Отсюда находим зарядовое число (порядковый номер) нового элемента:

$Z = 88 - 2 = 86$.

Зная зарядовое число $Z = 86$, мы можем найти этот элемент в периодической таблице Менделеева. Это инертный газ радон ($Rn$). Таким образом, в результате α-распада радия-226 образуется изотоп радон-222.

Полное уравнение реакции выглядит следующим образом: $$ _{88}^{226}Ra \rightarrow _{86}^{222}Rn + _{2}^{4}He $$ В этом уравнении наглядно видно соблюдение обоих законов сохранения.

Ответ: В реакции α-распада радия ($_{88}^{226}Ra \rightarrow _{86}^{222}Rn + _{2}^{4}He$) закон сохранения массового числа выполняется, так как массовое число исходного ядра радия ($226$) равно сумме массовых чисел продуктов распада — ядра радона ($222$) и α-частицы ($4$). Закон сохранения заряда выполняется, так как зарядовое число ядра радия ($88$) равно сумме зарядовых чисел продуктов распада — ядра радона ($86$) и α-частицы ($2$). Эти законы являются фундаментальными для всех ядерных реакций и позволяют определить состав продуктов реакции.