Составление уравнений реакций радиоактивного распада | Ядерные реакции

Задача 215. 

Закончить уравнения реакций радиоактивного распада:

В каких случаях дочерний атом является изобаром материнского атома?

Решение:

Дочерний атом — изобар исходного – принадлежит элементу, смещённому на одну клетку (один номер элемента) в периодической системе химических элементов в сторону увеличения порядкового номера. Например, при — радиоактивном распаде исходных элементов ⁸⁶Rb, ²³⁴Th и ⁵⁷Mn, изобарами являются соответственно

Задача 216.
Какой тип радиоактивного распада наблюдается при следующих превращениях:

Решение:
а) Так как дочернее ядро принадлежит элементу, смещённому в периодической системе химических элементов на две клетки к началу системы по отношению к материнскому элементу, то наблюдается — распад. -частица – ядро атома гелия При испускании -частицы ядро теряет два протона и два нейтрона, следовательно, заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число на 4:

б) Дочернее ядро – изобар исходного – принадлежит элементу, смещённому на одну клетку к концу периодической системы от места материнского элемента: то наблюдается — распад.  — частица — электрон.  — распаду предшествует процесс , протекающий в ядре таким образом, что при испускании электрона заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число при этом не изменяется, например:

в) Так как дочернее ядро принадлежит элементу, смещённому в периодической системе химических элементов на две клетки к началу системы по отношению к материнскому элементу, то наблюдается — распад. -Частица – ядро атома гелия . При испускании -частицы ядро теряет два протона и два нейтрона: . Таким образом, при — распаде заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число на 4:

г) В данной реакции дочернее ядро – изобар исходного – принадлежит элементу, смещённому на одну клетку к концу периодической системы от места материнского элемента:, то наблюдается — распад. — Частица — электрон. — Распаду предшествует процесс: , протекающий в ядре таким образом, что при испускании электрона заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число при этом не изменяется, например:

Задача 217.
Записать уравнения ядерных реакций:

p style=»text-align: center;»>

Решение:
а) В реакции применён метод бомбардировки изотопа протием, в результате реакции получается изотоп , который подвергается К-захвату. При захвате ядром электрона с К-слоя в ядре уменьшается число протонов вследствие протекания процесса::

б) При бомбардировке изотопа бора ¹⁰B нейтронами происходит ядерная реакция с образованием изотопа лития ⁷Li и с испусканием -частиц:

в) Проведена реакция бомбардировки протием алюминия, которая протекает с образованием изотопа ²⁴Mg и с выделением  -частиц :

г) При помощи бомбардировки протием какого-либо элемента происходит ядерная реакция с образованием изотопа элемента, смещённым на одну клетку к концу в таблице периодической системы химических элементов и образованием — -частиц. В приведённой схеме при бомбардировке протием элемента образуется изотоп брома ⁸³Br, то материнским элементом является элемент с порядковым номером на единицу ниже и с массовым числом тоже на одну единицу ниже, изотоп селена -:

Образовавшийся изотоп брома ⁸³Br подвергается К-захвату. C К-слоя в ядре уменьшается число протонов вследствие протекания процесса:

Задача 218. 
Написать полные уравнения ядерных реакций:

Решение:
При сокращённой форме записи ядерной реакции в скобках пишут бомбардирующую частицу, а через запятую – частицу, образующуюся при данном процессе. В сокращённых уравнениях частицы обозначают соответственно , p, d(D), n. Исходя из сокращённых уравнений ядерных реакций, можно написать полные уравнения ядерных превращений:

Задача 219.
Как изменяются массовое число и заряд атома изотопа а) при последовательном испускании  -частицы и двух -частиц; б) при поглощении ядром двух протонов и испускании двух нейтронов; в) при поглощении одной -частицы и выбрасывании двух дейтронов?
Решение:
При  -распаде ядро теряет два протона и два нейтрона, следовательно заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число на 4:

При испускании  -частицы заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число не изменяется:

Таким образом, при испускании  -частицы массовое число увеличится на 4, а заряд ядра уменьшится на 2. При дальнейшем испускании дополнительно двух  — частиц массовое число не изменится, а заряд ядра увеличится на 2. В итоге при последовательном испускании  -частицы и двух  — частиц массовое число изотопа уменьшится на 4, а заряд ядра не изменится. б) При поглощении ядром протона соответственно массовое число и заряд ядра увеличатся на единицу, так как протон обладает массой 1 а.е.м. и зарядом +1. При испускании ядром одного нейтрона происходит уменьшение массового числа на единицу, а заряд ядра не меняется, так как нейтрон обладает массой  1 а.е.м. и не имеет заряда. Таким образом, при поглощении ядром двух протонов и испускании двух нейтронов массовое число атома не изменится, а заряд ядра увеличится на 2. в) -частица – ядро атома гелия . Поэтому при поглощении ядром одной  -частицы массовое число изотопа атома элемента увеличится на 4, а заряд ядра на 2. Дейтрон – изотоп водорода . Поэтому при выбрасывании ядром атома элемента дейтрона массовое число изотопа уменьшится на 2, а заряд ядра на 1. в итоге при поглощении ядром одной  -частицы и выбрасывании двух дейтронов массовое число ядра изотопа не изменится.

Задача 220. 
Сколько  — и  — частиц должно было потерять ядро 226Ra для получения дочернего элемента с массовым числом 206, принадлежащего IV группе периодической системы элементов? Назвать этот элемент. 
Решение:
Изотоп 226Ra — радий имеет заряд ядра +88, можно записать . Элемент IV группы периодической системы элементов с массовым числом 206 – свинец, имеет заряд ядра +82, можно записать . При испускании ядром атома одной  -частицы массовое число атома уменьшается на 4, а заряд ядра на 2. при потере ядром атома одной  -частицы массовое число атома не изменяется, а заряд ядра увеличится на 1. В данном процессе массовое число атома уменьшилось не 20 (226 – 206 = 20), а заряд ядра уменьшился на 6 (88 – 82 = 6). Так как  -частицы не изменяют массовое число атома, то на уменьшение его на 20 атом элемента потерял 5 -частиц, при этом заряд атома должен быть уменьшен на 10, т. е. Z = 88 – 10 = 78. По условию задачи Z = 82, значит, заряд должен быть дополнительно увеличен на 4 (82 – 78 = 4) , т.е. атом должен потерять четыре -частицы. Таким образом, при потере пяти   -частиц четырёх  -частиц изотоп радия превращается в изотоп свинца . Ответ: .

Задача 221.
Ядро атома изотопа в результате радиоактивного распада превратилось в ядро . Сколько  — и  -частиц испустило при этом исходное ядро?
Решение:
  — Частица – атом гелия . При испускании  -частицы ядро атома элемента теряет два протона и два нейтрона, следовательно, заряд ядра уменьшается на 2, а массовое число на 4. —  Частица – электрон. При испускании одного электрона заряд ядра увеличивается на единицу, а массовое число не изменяется. При превращении  в  заряд ядра уменьшается на 4, а массовое число на 12 (238 – 226 = 12). Для уменьшения массового числа атома на 12 ядро должно испустить три  -частицы, при этом заряд уменьшится на 6. По условию задачи заряд ядра уменьшился на 4, т.е. необходимо увеличить его заряд дополнительно за счёт  -частиц, т. е. необходимо, чтобы изотоп элемента испустил две  — частицы. Таким образом, чтобы ядро атома изотопа  в результате радиоактивного распада превратилось в ядро, необходима потеря ядром трёх  -частиц и двух  -частиц.