Тема 2. Физика атома и атомного ядра Краткая теория

1. Закон радиоактивного распада 2. Ядерная формула изотопа Ядерная формула нейтрона: Ядерная формула протона: Ядерная формула электрона: 3. Массовое число 4. Правило смещения а) при – распаде: б) при – распаде: 5. Энергия связи атомного ядра 6. Энергетический выход ядерных реакций – энергия покоя ядра – энергетический выход ядерной реакции (энергия, которая выделается или поглощается в процессе ядерной реакции). (энергия выделяется) (энергия поглощается) В ядерных реакциях выполняются законы сохранения заряда, массы и энергии. Физические постоянные 1 а.е.м. = 1,66·10-27 кг; = 1,00728 а.е.м. = 1,67·10-27 кг; = 1,00867 а.е.м. = 1,68·10-27 кг; 1 а.е.м. соответствует 931 МэВ; = 0,00055 а.е.м.

– число радиоактивных атомов в начальный момент времени (t0=0) – число атомов в момент времени t. – период полураспада радиоактивного изотопа. – число периодов полураспада – среднее время жизни радиоактивных атомов – химический знак элемента – число протонов в ядре (порядковый номер в таблице Менделеева) – массовое число (атомная масса элемента в таблице, округлённая до целого числа) – число нейтронов в ядре – химические знаки соответственно исходного и полученного ядер. – энергия связи ядра – дефект (недостаток) массы – масса протона – масса нейтрона – масса ядра - масса покоя ядра, участвующего в ядерной реакции ­– скорость света

Примеры решения задач

340. Период полураспада радия 1600 лет. Через какое время число атомов уменьшится в 4 раза?

Дано: лет	Решение: Запишем закон радиоактивного распада: где Разделим на N обе части уравнения: Решая уравнение, найдём время t: лет. Ответ: через 3200 лет.

341. Пользуясь периодической системой Д.И.Менделеева, определите число протонов и число нейтронов в ядрах атомов фтора, аргона, бора, цезия и золота. Запишите ядерные формулы этих элементов.

Решение:

Фтор:

Аргон:

Бром:

Цезий:

Золото:

342. Каков состав ядер натрия , фтора , серебра , кюрия , менделевия ?

Решение: Зная, что в общем виде ядерная формула , находим нуклонный состав ядер, т.е.число протонов Z и число нейтронов N.

:

:

:

:

:

343. В результате последовательной серии радиоактивных распадов уран превращается в свинец . Сколько и превращений он при этом испытывает?

Решение: Пусть –распадов происходит «x», а –распадов происходит «y», тогда реакцию превращения ядра урана в ядро свинца можно записать:

;

По закону сохранения массы:

т.е. масса ядра до реакции равна сумме масс ядра и частиц после реакции.

По закону сохранения заряда:

т.е. заряд ядра до реакции равен алгебраической сумме зарядов ядра и частиц после реакции.

Решаем совместно 2 уравнения:

Находим

Ответ: –распадов произошло 8, а –распадов 6.

344. При бомбардировке азота нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается протон. Написать реакцию. Полученное ядро изотопа углерода оказывается – радиоактивным. Написать происходящую при этом реакцию.

Решение:

1.

По закону сохранения заряда полученное новое ядро имеет заряд: 7 + 0 – 1 = 6;

По закону сохранения массы оно имеет массу: 14 + 1 – 1 = 14.

Это изотоп углерода .

Реакция записывается так:

.

2. При – распаде из ядра выбрасывается электрон, следовательно

Z = 6 – (–1) =7

A = 14 – 0 = 14

Следовательно – это , т.к. Z=7 это заряд ядра и порядковый номер в таблице Менделеева у элемента N( азот), а реакция записывается так: