Номер 5, страница 214 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

5. Ядра каких элементов получатся, если заменить нейтроны протонами, а протоны нейтронами в ядрах:

a) $_{8}^{15}\text{O}$;

б) $_{12}^{25}\text{Mg}$;

в) $_{11}^{23}\text{Na}?$

Дано:

Исходные ядра: а) $^{15}_8\text{O}$; б) $^{25}_{12}\text{Mg}$; в) $^{23}_{11}\text{Na}$

Найти:

Новые ядра - ?

Решение:

Для любого ядра, обозначаемого как $^{A}_{Z}\text{X}$, где $A$ – массовое число (общее число протонов и нейтронов), а $Z$ – зарядовое число (число протонов), число нейтронов $N$ вычисляется по формуле $N = A - Z$.

По условию задачи, мы должны заменить все нейтроны на протоны, а все протоны на нейтроны. Это означает, что в новом ядре число протонов $Z'$ будет равно исходному числу нейтронов $N$, а новое число нейтронов $N'$ будет равно исходному числу протонов $Z$.

Новое зарядовое число: $Z' = N = A - Z$.

Новое число нейтронов: $N' = Z$.

Новое массовое число $A'$ будет суммой новых протонов и нейтронов: $A' = Z' + N' = (A - Z) + Z = A$. Таким образом, массовое число ядра не изменится. Химический элемент определяется зарядовым числом (количеством протонов), поэтому новый элемент будет тот, у которого порядковый номер в таблице Менделеева равен $Z'$.

Рассмотрим каждый случай отдельно.

а) $^{15}_{8}\text{O}$

В ядре изотопа кислорода-15:

Число протонов (зарядовое число) $Z = 8$.

Массовое число $A = 15$.

Число нейтронов $N = A - Z = 15 - 8 = 7$.

После замены протонов на нейтроны и наоборот, в новом ядре будет:

Новое число протонов $Z' = N = 7$.

Новое число нейтронов $N' = Z = 8$.

Новое массовое число $A' = Z' + N' = 7 + 8 = 15$.

Элемент с зарядовым числом $Z' = 7$ – это азот (N). Следовательно, получится ядро изотопа азота-15.

Ответ: $^{15}_{7}\text{N}$ (ядро азота-15).

б) $^{25}_{12}\text{Mg}$

В ядре изотопа магния-25:

Число протонов $Z = 12$.

Массовое число $A = 25$.

Число нейтронов $N = A - Z = 25 - 12 = 13$.

После замены, в новом ядре будет:

Новое число протонов $Z' = N = 13$.

Новое число нейтронов $N' = Z = 12$.

Новое массовое число $A' = Z' + N' = 13 + 12 = 25$.

Элемент с зарядовым числом $Z' = 13$ – это алюминий (Al). Следовательно, получится ядро изотопа алюминия-25.

Ответ: $^{25}_{13}\text{Al}$ (ядро алюминия-25).

в) $^{23}_{11}\text{Na}$

В ядре изотопа натрия-23:

Число протонов $Z = 11$.

Массовое число $A = 23$.

Число нейтронов $N = A - Z = 23 - 11 = 12$.

После замены, в новом ядре будет:

Новое число протонов $Z' = N = 12$.

Новое число нейтронов $N' = Z = 11$.

Новое массовое число $A' = Z' + N' = 12 + 11 = 23$.

Элемент с зарядовым числом $Z' = 12$ – это магний (Mg). Следовательно, получится ядро изотопа магния-23.

Ответ: $^{23}_{12}\text{Mg}$ (ядро магния-23).