Составление уравнений реакций различных типов радиоактивного распада

Задача 222. 

Изотоп ⁴⁰К  превращается в изотоп  ⁴⁰Са. Какой тип радиоактивного распада при этом реализуется: а)  -распад; б)  — распад; в)  -распад; г) захват электрона; д) спонтанное деление?

Решение:
а)   -Распад.   -Частица — ядро атома гелия Не. При испускании   -частицы ядро атома теряет два протона и два нейтрона, следовательно, заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число на 4. Дочернее ядро принадлежит элементу, смещенному в периодической системе на две клетки к началу системы по отношению к материнскому элементу:
 Процесс можно изобразить схемой:

б)  — распад.  -Частица – электрон. При испускании  — частицы заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число не изменяется:

в)  -Частица — позитрон () — обладает массой электрона и зарядом, равным заряду электрона но противоположным по знаку. Позитронному распаду предшествует ядерный процесс . Число протонов в ядре при позитронном распаде уменьшается на единицу, а массовое число не изменяется. Образующееся ядро — изобар исходного ядра — принадлежит элементу, смещенному от материнского элемента на одну клетку к началу периодической системы:
Процесс можно изобразить схемой:

г) Спонтанным делением называется самопроизвольный распад ядер тяжёлых металлов на два (иногда на три или на четыре) ядра элементов середины периодической системы химических элементов.

д) При захвате ядром электрона с ближайшего к ядру К-слоя в ядре уменьшается число протонов вследствие протекания процесса: . Заряд ядра уменьшается на единицу, а массовое число остаётся прежним. дочернее ядро принадлежит элементу (изобару исходного элемента), смещенному по отношению к материнскому на одну клетку к началу периодической системы химических элементов:  

При переходе периферийного электрона на освободившееся в К-слое место выделяется энергия в виде кванта рентгеновского излучения. Процесс можно изобразить схемой: 

Таким образом, изотоп ⁴⁰K  превращается в изотоп ⁴⁰Ca  при  -распаде.

Ответ: б).

Задача 223. 
Какой тип радиоактивного распада приведет к образованию дочернего ядра, являющегося изобаром по отношению к исходному ядру: а)  -распад; б)  — распад; в)  -распад; г) захват электрона; д) ни один из этих процессов.
Решение:
Дочернее ядро является изобаром по отношению исходному ядру, если заряд его ядра увеличивается или уменьшается на единицу, а массовое число не изменяется.
а)   -Распад.   -Частица — ядро атома гелия Не. При испускании  -частицы ядро теряет два протона и два нейтрона, следовательно, заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число на 4. Дочернее ядро принадлежит элементу, смещенному в периодической системе на две клетки к началу системы по отношению к материнскому
элементу:  .

б)  — Распад. -Частица – электрон.  — Распаду предшествует процесс  , протекающий в ядре; таким образом, при испускании электрона заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число не изменяется, дочернее ядро — изобар исходного — принадлежит элементу, смещенному на одну клетку к концу периодической системы от места материнского элемента: .

в)  -Частица — позитрон () — обладает массой электрона и зарядом, равным заряду электрона но противоположным по знаку. Позитронному распаду предшествует ядерный процесс . Число протонов в ядре при позитронном распаде уменьшается на единицу, а массовое число не изменяется. Образующееся ядро — изобар исходного ядра — принадлежит элементу, смещенному от материнского элемента на одну клетку к началу периодической системы: .

г) При захвате ядром электрона с ближайшего к ядру К-слоя в ядре уменьшается число протонов вследствие протекания процесса:   Заряд ядра уменьшается на единицу, а массовое число остаётся прежним. Дочернее ядро принадлежит элементу (изобару исходного элемента), смещенному по отношению к материнскому на одну клетку к началу периодической системы химических элементов: . При переходе периферийного электрона на освободившееся в К-слое место выделяется энергия в виде кванта рентгеновского излучения.
д) Таким образом,  — распад,  -распад и захват электрона могут привести к образованию дочернего ядра, являющегося изобаром по отношению к исходному ядру.

Ответ: б), в), г).

Задача 224. 
Как изменятся массовое число и заряд атома при испускании одной   -частицы и двух  -частиц: а) заряд уменьшится на 2, а массовое число — на 4; б) заряд увеличится на 2, а массовое число уменьшится на 4; в) заряд не изменится, а массовое число уменьшится на 4; г) ни заряд, ни массовое число не изменятся?
Решение:
 -Распад.   -Частица — ядро атома гелия Не. При испускании   -частицы ядро теряет два протона и два нейтрона, следовательно, заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число на 4. Дочернее ядро принадлежит элементу, смещенному в периодической системе на две клетки к началу системы по отношению к материнскому элементу: .

 — Распад.  -Частица – электрон.  — Распаду предшествует процесс  , протекающий в ядре; таким образом, что при испускании электрона заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число не изменяется, дочернее ядро — изобар исходного — принадлежит элементу, смещенному на одну клетку к концу периодической системы от места материнского элемента:.                               . 

Видео:Виды ядерного распада(видео 18) | Квантовая физика | ФизикаСкачать

Таким образом, при испускании ядром атома одной   -частицы и двух  -частиц заряд не изменится, а массовое число уменьшится на 4. 

Ответ: в).

Задача 225. 
Фотон жесткого -излучения выбивает из ядра  протон. При этом образуется: а) ядро-изотоп  ; б) ядро-изобар ; в) ядро-изотоп  ; г) ядро-изобар  .
Решение:
Дочернее ядро является изобаром по отношению исходному ядру, если заряд его ядра увеличивается или уменьшается на единицу, а массовое число не изменяется. 

Жёсткие  -лучи способны вызывать ядерные превращения, идущие с отщеплением нейтрона (реже протона). Подобные процессы носят название ядерного фотоэффекта, идущего по схеме: 

Реакция, данная по условию задачи, описывается схемой:

 Таким образом, при поглощении фотона -излучения ядро изотопа  теряет один протон, при этом заряд ядра и массовое число уменьшается на единицу и образуется ядро-изотоп   . 

Ответ: в). 

Задача 226. 
К какому радиоактивному семейству относится изотоп  ²⁰⁷Pb: а)  ²³²Th; б)  ²³⁷Np; в)  ²³⁷Ac; г)  ²³⁸U?
Решение:
Известно четыре семейства радиоактивных элементов: 
а) Семейство урана – последовательность превращения изотопа урана  ²³⁸U, составляющего преобладающую часть природного урана. Конечным продуктом при превращениях этого ряда  служит устойчивый изотоп свинца  ²⁰⁶Pb.

 б) Семейство тория – последовательный ряд превращения изотопа тория  ²³²Th, заканчивающийся образованием устойчивого изотопа свинца  ²⁰⁶Pb.

в) Семейство нептуния — последовательный ряд превращения искусственно полученного изотопа нептуния  ²³⁷Np, заканчивающийся образованием устойчивого изотопа висмута  ²⁰⁹Bi.

г) Семейство актиния — последовательный ряд превращения изотопа урана  ²³⁵U, заканчивающийся образованием устойчивого изотопа свинца  ²⁰⁷Pb. Изотоп урана  ²³⁵U называют актиноураном. Изотоп актиния ²³⁷Ac  является одним из устойчивых промежуточных продуктов ряда превращения изотопа урана  ²³⁵U.

Ответ: в). 

Задача 227. 
Может ли в природе находиться изотоп ²²²Rn  с Т_1/2 = 3,2 дня: а) да; б) нет?
Потому что: 1) период полураспада этого изотопа много меньше времени существования Земли; 2) этот изотоп является членом радиоактивного семейства; 3) у радона есть более долгоживущие изотопы.
Решение:
Изотоп радона ²²²Rn  является членом радиоактивного семейства  ²³⁸U. Он образуется при   -распаде изотопа радия  ²²⁶Ra. Реакция протекает по схеме: 

Следовательно, изотоп радона  ²²²Rn может существовать в природе, так как является членом спонтанного  радиоактивного распада природного изотопа урана  ²³⁸U.

Ответ: а2.