Задача Найти неизвестный элемент ядерной реакции

Задача. Найти неизвестный элемент ядерной реакции. Пример реакции: $\displaystyle {}_{{16}}^{{32}}S+{}_{Z}^{A}X\to {}_{{15}}^{{32}}P+{}_{1}^{1}H$ , остальные реакции будут разобраны в тексте задачи (ибо лень делать страницу для каждой реакции).

Дано:
Реакция

Найти:
Элемент — ?

Решение

Думаем: все вопросы нахождения неизвестного элемента ядерной реакции касаются закона сохранения нуклонного и протонного заряда:

$\displaystyle {{z}_{1}}+{{z}_{2}}={{z}_{3}}+{{z}_{4}}$ (1)

$\displaystyle {{p}_{1}}+{{p}_{2}}={{p}_{3}}+{{p}_{4}}$ (2)

$\displaystyle {{z}_{1}}-{{z}_{4}}$ — количество нуклонов (протонов+нейтронов) в соответствующих атомах,
$\displaystyle {{p}_{1}}-{{p}_{4}}$ — количество протонов в соответствующих атомах.

Также есть набор элементов, которые могут не записываться без протонного и нуклонного заряда.

Решаем: рассматривая реакцию $\displaystyle {}_{{16}}^{{32}}S+{}_{Z}^{A}X\to {}_{{15}}^{{32}}P+{}_{1}^{1}H$ , исходя из (1) и (2) можем вывести два соотношения.

$\displaystyle 32+A=32+1$ (3)

$\displaystyle 16+Z=15+1$ (4)

Считаем: исходя из (3) и (4), получаем:

$\displaystyle A=1$ ; $\displaystyle Z=0$

Тогда: $\displaystyle {}_{0}^{1}X$ — этот элемент является нейтроном.

Ответ: $\displaystyle {}_{0}^{1}n$ (нейтрон)

Задача 2. Реакция $\displaystyle {}_{8}^{{17}}O+d\to {}_{Z}^{A}X+n$ .

Решаем: в этой задаче дополнительно необходимо «узнать» элементы. В нашей задаче $\displaystyle d$ — дейтерий — «тяжёлый» водород с 1 протоном (всё же водород) и 1 нейтрон. Тогда форма записи: $\displaystyle _{1}^{{1+1}}d=_{1}^{2}d$ . $\displaystyle n$ — нейтрон — элемент с 0 протонов и 1 нейтроном, т.е. $\displaystyle {}_{0}^{{0+1}}n={}_{0}^{1}n$ . Тогда:

$\displaystyle {}_{8}^{{17}}O+{}_{1}^{2}d\to {}_{Z}^{A}X+{}_{0}^{1}n$

Решаем: исходя из (1) и (2) можем вывести два соотношения.

$\displaystyle 17+2=A+1$ (5)

$\displaystyle 8+1=Z+0$ (6)

Считаем: исходя из (5) и (6), получаем:

$\displaystyle A=18$ ; $\displaystyle Z=9$

Тогда: $\displaystyle {}_{9}^{{18}}X$ — используя таблицу Менделеева, заключаем, что этот элемент — фтор ( $\displaystyle {}_{9}^{{18}}F$ )

Ответ: $\displaystyle {}_{9}^{{18}}F$ (фтор).

Задача 3. Реакция $\displaystyle {}_{{20}}^{{40}}Ca+\gamma \to {}_{Z}^{A}X+p+n$ .

Решаем: в этой задаче дополнительно необходимо «узнать» элементы. В нашей задаче $\displaystyle \gamma$ — гамма-квант или фотон света без нейтронов и протонов. Тогда форма записи: $\displaystyle {}_{0}^{0}\gamma$ . $\displaystyle p$ — протон — элемент с 1 протоном и 0 нейтронов, тогда форма записи: $\displaystyle {}_{1}^{{1+0}}p={}_{1}^{1}p$ . $\displaystyle n$ — нейтрон — элемент с 0 протонов и 1 нейтроном, т.е. $\displaystyle {}_{0}^{{0+1}}n={}_{0}^{1}n$ . Тогда:

$\displaystyle {}_{{20}}^{{40}}Ca+{}_{0}^{0}\gamma \to {}_{Z}^{A}X+{}_{1}^{1}p+{}_{0}^{1}n$

Решаем: исходя из (1) и (2) можем вывести два соотношения.

$\displaystyle 40+0=A+1+1$ (7)

$\displaystyle 20+0=Z+1+0$ (8)

Считаем: исходя из (7) и (8), получаем:

$\displaystyle A=38$ ; $\displaystyle Z=19$

Тогда: $\displaystyle {}_{{19}}^{{38}}X$ — используя таблицу Менделеева, заключаем, что этот элемент — калий ( $\displaystyle {}_{{19}}^{{38}}K$ )

Ответ: $\displaystyle {}_{{19}}^{{38}}K$ (калий).

Задача 4. Реакция $\displaystyle {}_{4}^{A}X+\alpha \to {}_{Z}^{{12}}Y+n$ .

Решаем: в этой задаче дополнительно необходимо «узнать» элементы. В нашей задаче $\displaystyle \alpha$ — альфа частица или ядро гелия с 2 протонами и 2 нейтронами. Тогда форма записи: $\displaystyle {}_{2}^{{2+2}}\alpha ={}_{2}^{4}\alpha$ . $\displaystyle n$ — нейтрон — элемент с 0 протонов и 1 нейтроном, т.е. $\displaystyle {}_{0}^{{0+1}}n={}_{0}^{1}n$ . Тогда:

$\displaystyle {}_{4}^{A}X+{}_{2}^{4}\alpha \to {}_{Z}^{{12}}Y+{}_{0}^{1}n$

Решаем: исходя из (1) и (2) можем вывести два соотношения.

$\displaystyle A+4=12+1$ (9)

$\displaystyle 4+2=Z+0$ (10)

Считаем: исходя из (9) и (10), получаем:

$\displaystyle A=9$ ; $\displaystyle Z=6$

Тогда: $\displaystyle {}_{4}^{9}X$ — используя таблицу Менделеева, заключаем, что этот элемент — бериллий ( $\displaystyle {}_{4}^{9}Be$ ). $\displaystyle {}_{6}^{{12}}Y$ — используя таблицу Менделеева, заключаем, что этот элемент — углерод ( $\displaystyle {}_{6}^{{12}}C$ )

Ответ: $\displaystyle {}_{4}^{9}Be$ (бериллий), $\displaystyle {}_{6}^{{12}}C$ (углерод).

Задача 5. Реакция $\displaystyle {}_{{{{Z}_{1}}}}^{{239}}Pu+{}_{{{{Z}_{2}}}}^{A}X\to {}_{{{{z}_{3}}}}^{{242}}Cm+n$ .

Решаем: в этой задаче дополнительно необходимо «узнать» элементы. В нашей задаче $\displaystyle {}_{{{{Z}_{1}}}}^{{239}}Pu$ — свинец, из таблицы Менделеева находим количество протонов — 94. Тогда форма записи: $\displaystyle {}_{{94}}^{{239}}Pu$ . $\displaystyle {}_{{96}}^{{242}}Cm$ — кюрий, из таблицы Менделеева находим количество протонов — 96. $\displaystyle n$ — нейтрон — элемент с 0 протонов и 1 нейтроном, т.е. $\displaystyle {}_{0}^{{0+1}}n={}_{0}^{1}n$ . Тогда:

$\displaystyle {}_{{94}}^{{239}}Pu+{}_{{{{Z}_{2}}}}^{A}X\to {}_{{96}}^{{242}}Cm+{}_{0}^{1}n$

Решаем: исходя из (1) и (2) можем вывести два соотношения.

$\displaystyle 239+A=242+1$ (11)

$\displaystyle 94+{{Z}_{2}}=96+0$ (12)

Считаем: исходя из (11) и (12), получаем:

$\displaystyle A=4$ ; $\displaystyle {{Z}_{2}}=2$

Тогда: $\displaystyle {}_{2}^{4}X$ — используя таблицу Менделеева, заключаем, что этот элемент — Гелий (или альфа-частица) ( $\displaystyle {}_{2}^{4}He$ ).

Ответ: $\displaystyle {}_{2}^{4}He$ (гелий).

Поделиться ссылкой: