Номер 1010, страница 282 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

1010. Ядро урана $_{92}^{238}\text{U}$, захватив нейтрон, испытывает последовательно два $\beta^{-}$ и один $\alpha$-распад и превращается в новое ядро. Определите, какой элемент образуется в конце этих превращений.

Дано:

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

Последовательность превращений:

1. Захват одного нейтрона ($_{0}^1n$)

2. Два последовательных $\beta^-$-распада (испускание электрона $_{ -1 }^{ 0 }e$)

3. Один $\alpha$-распад (испускание ядра гелия $_{2}^{4}He$)

Найти:

Какой элемент образуется в конце превращений?

Решение:

Запишем уравнения ядерных реакций для каждого этапа превращения. В ядерных реакциях выполняются законы сохранения массового числа (суммы верхних индексов) и зарядового числа (суммы нижних индексов).

1. Ядро урана-238 захватывает нейтрон. При этом массовое число увеличивается на 1, а зарядовое число не меняется. Образуется изотоп урана-239:

$_{92}^{238}U + _{0}^{1}n \rightarrow _{92}^{239}U$

2. Далее происходят два последовательных $\beta^-$-распада. При каждом $\beta^-$-распаде один из нейтронов ядра превращается в протон, при этом испускается электрон ($_{-1}^{0}e$) и антинейтрино. В результате зарядовое число ядра увеличивается на 1, а массовое число остается неизменным.

Первый $\beta^-$-распад:

$_{92}^{239}U \rightarrow _{93}^{239}Np + _{-1}^{0}e$

Образуется ядро нептуния-239 (элемент с Z=93 - нептуний, Np).

Второй $\beta^-$-распад:

$_{93}^{239}Np \rightarrow _{94}^{239}Pu + _{-1}^{0}e$

Образуется ядро плутония-239 (элемент с Z=94 - плутоний, Pu).

3. Последний этап - $\alpha$-распад. При $\alpha$-распаде ядро испускает альфа-частицу (ядро гелия $_{2}^{4}He$). В результате массовое число ядра уменьшается на 4, а зарядовое число - на 2.

$_{94}^{239}Pu \rightarrow _{94-2}^{239-4}X + _{2}^{4}He \rightarrow _{92}^{235}X$

В результате образуется ядро с зарядовым числом Z = 92 и массовым числом A = 235.

Элемент с зарядовым числом 92 в периодической таблице Менделеева - это уран (U). Таким образом, конечным продуктом является изотоп урана-235.

Ответ: В конце этих превращений образуется уран ($U$).