Номер 1011, страница 282 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

1011. В ядро какого нуклида превращается ядро урана $^ {238}_{92}\text{U}$, захватившее нейтрон и испытавшее два $\beta^{-}$-распада?

Дано:

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

Процессы: захват одного нейтрона ($_{0}^{1}\text{n}$), два последовательных бета-минус распада ($2 \times \beta^-$)

Найти:

Конечное ядро ($_{Z}^{A}\text{X}$)

Решение:

Процесс превращения ядра урана-238 можно описать последовательностью ядерных реакций.

1. Сначала ядро урана-238 ($_{92}^{238}\text{U}$) захватывает нейтрон ($_{0}^{1}\text{n}$). При этом массовое число ядра (верхний индекс) увеличивается на 1, а зарядовое число (нижний индекс) не изменяется, так как нейтрон не имеет заряда. В результате образуется изотоп урана, уран-239.

Уравнение реакции захвата нейтрона:

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

2. Затем образовавшееся ядро урана-239 испытывает первый $\beta^-$-распад. При бета-минус распаде один из нейтронов ядра превращается в протон, при этом испускается электрон ($_{-1}^{0}\text{e}$) и электронное антинейтрино. В результате массовое число ядра не изменяется, а зарядовое число увеличивается на 1.

Уравнение первого $\beta^-$-распада:

$_{92}^{239}\text{U} \rightarrow _{93}^{239}\text{X}_1 + _{-1}^{0}\text{e}$

Из закона сохранения заряда следует, что $92 = 93 - 1$. Элемент с атомным номером 93 — это нептуний (Np). Таким образом, образуется ядро нептуния-239 ($_{93}^{239}\text{Np}$).

3. Наконец, ядро нептуния-239 испытывает второй $\beta^-$-распад. Процесс аналогичен предыдущему: массовое число остается прежним, а зарядовое число снова увеличивается на 1.

Уравнение второго $\beta^-$-распада:

$_{93}^{239}\text{Np} \rightarrow _{94}^{239}\text{X}_2 + _{-1}^{0}\text{e}$

Из закона сохранения заряда следует, что $93 = 94 - 1$. Элемент с атомным номером 94 — это плутоний (Pu). Конечным продуктом является ядро плутония-239 ($_{94}^{239}\text{Pu}$).

Таким образом, в результате захвата нейтрона и двух $\beta^-$-распадов ядро урана-238 превращается в ядро плутония-239.

Ответ: Ядро урана-238 превращается в ядро плутония-239 ($_{94}^{239}\text{Pu}$).