Izotopy i promieniotwórczość

Oto lista zadań maturalnych z danego działu chemii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.

Przejdź do wyszukiwarki zadań

 

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 3. (3 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Podaj/wymień Oblicz

Poniższy wykres ilustruje zanik promieniotwórczych nuklidów (oznaczonych 1, 2, 3) w zależności od czasu.

3.1. (0-1)

Podaj, który z przedstawionych na wykresie nuklidów (1, 2, 3) jest najmniej stabilnym izotopem.

3.2. (0-1)

Oszacuj czas połowicznego rozpadu izotopu oznaczonego nr 2.

3.3. (0-1)

Oblicz, jaki procent pierwotnej masy nuklidu nr 3 pozostanie po upływie 60 dni. Do obliczeń czas półtrwania nuklidu nr 3 należy zaokrąglić do liczb całkowitych.

To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa Biomedica
Kup pełny zbiór zadań

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 2. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Napisz równanie reakcji

Metody izotopowe znalazły zastosowanie przy określaniu wieku wykopalisk. W takich przypadkach oznaczana jest zawartość promieniotwórczego izotopu węgla 146C.

Zapisz równanie przemiany promieniotwórczej wiedząc, że izotop węgla, o którym mowa w informacji wstępnej powstaje w wyniku bombardowania jąder azotu neutronami.

To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa Biomedica
Kup pełny zbiór zadań

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 5. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Napisz równanie reakcji

Promieniotwórczość ciężkojonowa to szczególny i rzadki rodzaj promieniotwórczości. Polega na emisji z ciężkiego jądra atomowego jąder atomów lekkiego pierwiastka. Równania takich rozpadów promieniotwórczych zapisuje się zgodnie z zasadami zachowania: ładunku elektrycznego jąder oraz liczby nukleonów.

Na podstawie: W.D. Loveland, D.J. Morrissey, G.T. Seaborg, Modern Nuclear Chemistry, Willey-Interscience, 2006

Napisz równanie rozpadu jądra promieniotwórczego izotopu 22389Ac, z którego jest emitowane jądro izotopu węgla zawierające 8 neutronów.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 4. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Podczas bombardowania folii aluminiowej cząstkami alfa zachodzą procesy jądrowe z równoczesną emisją pozytonów i neutronów. Stwierdzono, że przemiana jest dwuetapowa: w pierwszej reakcji jądrowej powstają niestabilne jądro i neutron, a potem następuje rozpad β+ tego niestabilnego jądra, któremu towarzyszy emisja neutrino ν.

Napisz równania opisanej przemiany jądrowej. Uzupełnij emisja poniższe schematy.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 31. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Oblicz

Jądra atomowe, w których stosunek liczby neutronów do liczby protonów przekracza znacznie wartość 1, ulegają przemianom nazywanym promieniotwórczymi. W przemianach tych zachowana jest zarówno masa, jak i ładunek elektryczny, a produktami tych przemian mogą być: jądra 42He nazywane cząstkami α, elektrony nazywane cząstkami β , jądra innych pierwiastków, a także neutrony. Cząstki niebędące składnikami jądra atomowego powstają na skutek przemian zachodzących pomiędzy nukleonami, czyli cząstkami tworzącymi jądro atomu. Wielkością charakteryzującą przemiany promieniotwórcze jest okres półtrwania jądra pierwiastka aktywnego promieniotwórczo, zdefiniowany jako czas, po którym pozostaje połowa liczby aktywnych jąder tego pierwiastka. Przykładem pierwiastka ulegającego przemianom promieniotwórczym jest pluton. Izotop plutonu 23994Pu , jako produkt przemiany zachodzącej z emisją cząstki β izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239, po raz pierwszy został wyodrębniony w 1941 r. przez grupę badaczy McMillana i Seaborga. Ta sama grupa badawcza odkryła go w 1942 r. w rudach uranu w ilości około 10–9%. Izotop ten jest uważany za najtrwalszy produkt rozpadu izotopu uranu o liczbie masowej równej 238.

Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998, s. 50–51, 106–107.

Okres półtrwania τ1/2 izotopu 23893Np otrzymanego przez McMillana i Seaborga wynosi 50 h 48 min 28 s. Masa próbki tego izotopu neptunu po 16,936 dniach od zakończenia eksperymentu wyniosła 526 ng.

Oblicz początkową masę próbki izotopu 23893Np otrzymanej przez grupę amerykańskich badaczy. Wynik podaj w mikrogramach w zaokrągleniu do jedności.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 30. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Jądra atomowe, w których stosunek liczby neutronów do liczby protonów przekracza znacznie wartość 1, ulegają przemianom nazywanym promieniotwórczymi. W przemianach tych zachowana jest zarówno masa, jak i ładunek elektryczny, a produktami tych przemian mogą być: jądra 42He nazywane cząstkami α, elektrony nazywane cząstkami β , jądra innych pierwiastków, a także neutrony. Cząstki niebędące składnikami jądra atomowego powstają na skutek przemian zachodzących pomiędzy nukleonami, czyli cząstkami tworzącymi jądro atomu. Wielkością charakteryzującą przemiany promieniotwórcze jest okres półtrwania jądra pierwiastka aktywnego promieniotwórczo, zdefiniowany jako czas, po którym pozostaje połowa liczby aktywnych jąder tego pierwiastka. Przykładem pierwiastka ulegającego przemianom promieniotwórczym jest pluton. Izotop plutonu 23994Pu , jako produkt przemiany zachodzącej z emisją cząstki β izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239, po raz pierwszy został wyodrębniony w 1941 r. przez grupę badaczy McMillana i Seaborga. Ta sama grupa badawcza odkryła go w 1942 r. w rudach uranu w ilości około 10–9%. Izotop ten jest uważany za najtrwalszy produkt rozpadu izotopu uranu o liczbie masowej równej 238.

Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998, s. 50–51, 106–107.

Wyjaśnij, dlaczego podczas przemiany promieniotwórczej zaobserwowanej przez zespół McMillana i Seaborga w 1941 r. doszło do emisji cząstki, która nie jest składnikiem jądra atomowego. Dlaczego przemianę tę nazywamy przemianą jądrową?

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 29. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Jądra atomowe, w których stosunek liczby neutronów do liczby protonów przekracza znacznie wartość 1, ulegają przemianom nazywanym promieniotwórczymi. W przemianach tych zachowana jest zarówno masa, jak i ładunek elektryczny, a produktami tych przemian mogą być: jądra 42He nazywane cząstkami α, elektrony nazywane cząstkami β , jądra innych pierwiastków, a także neutrony. Cząstki niebędące składnikami jądra atomowego powstają na skutek przemian zachodzących pomiędzy nukleonami, czyli cząstkami tworzącymi jądro atomu. Wielkością charakteryzującą przemiany promieniotwórcze jest okres półtrwania jądra pierwiastka aktywnego promieniotwórczo, zdefiniowany jako czas, po którym pozostaje połowa liczby aktywnych jąder tego pierwiastka. Przykładem pierwiastka ulegającego przemianom promieniotwórczym jest pluton. Izotop plutonu 23994Pu , jako produkt przemiany zachodzącej z emisją cząstki β izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239, po raz pierwszy został wyodrębniony w 1941 r. przez grupę badaczy McMillana i Seaborga. Ta sama grupa badawcza odkryła go w 1942 r. w rudach uranu w ilości około 10–9%. Izotop ten jest uważany za najtrwalszy produkt rozpadu izotopu uranu o liczbie masowej równej 238.

Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998, s. 50–51, 106–107.

Uzupełnij tekst tak, aby powstały zdania prawdziwe, wpisując w odpowiedniej formie gramatycznej określenia wybrane spośród podanych poniżej.

proton, elektron, neutron, dodatni, obojętny, ujemny, większy, mniejszy

Podczas przemiany promieniotwórczej przeprowadzonej przez zespół McMillana i Seaborga w 1941 r. izotop plutonu o liczbie masowej równej 239 otrzymano w wyniku rozpadu β izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239. W trakcie tej przemiany zostaje wyemitowany , czyli cząstka o ładunku i masie równej 9,11 · 10–31 kg. Liczba neutronów zawartych w jądrze otrzymanego izotopu jest o 1 od liczby neutronów zawartych w jądrze izotopu wyjściowego.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 28. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Podaj/wymień

Jądra atomowe, w których stosunek liczby neutronów do liczby protonów przekracza znacznie wartość 1, ulegają przemianom nazywanym promieniotwórczymi. W przemianach tych zachowana jest zarówno masa, jak i ładunek elektryczny, a produktami tych przemian mogą być: jądra 42He nazywane cząstkami α, elektrony nazywane cząstkami β , jądra innych pierwiastków, a także neutrony. Cząstki niebędące składnikami jądra atomowego powstają na skutek przemian zachodzących pomiędzy nukleonami, czyli cząstkami tworzącymi jądro atomu. Wielkością charakteryzującą przemiany promieniotwórcze jest okres półtrwania jądra pierwiastka aktywnego promieniotwórczo, zdefiniowany jako czas, po którym pozostaje połowa liczby aktywnych jąder tego pierwiastka. Przykładem pierwiastka ulegającego przemianom promieniotwórczym jest pluton. Izotop plutonu 23994Pu , jako produkt przemiany zachodzącej z emisją cząstki β izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239, po raz pierwszy został wyodrębniony w 1941 r. przez grupę badaczy McMillana i Seaborga. Ta sama grupa badawcza odkryła go w 1942 r. w rudach uranu w ilości około 10–9%. Izotop ten jest uważany za najtrwalszy produkt rozpadu izotopu uranu o liczbie masowej równej 238.

Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998, s. 50–51, 106–107.

Poniżej przedstawiono równanie przemiany przeprowadzonej przez McMillana i Seaborga.

23892U + 21H → 2 AZX + 23893Np

W równaniu tym symbolem X oznaczono cząstkę, która – obok izotopu 23893Np – jest produktem tej przemiany.

Ustal wartość liczby atomowej Z i wartość liczby masowej A cząstki X oraz podaj jej nazwę.

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 2. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Izotopem uranu najbardziej rozpowszechnionym w przyrodzie jest izotop o liczbie masowej równej 238, z którego w wyniku emisji cząstki α powstaje izotop toru. W kolejnych przemianach, na skutek dwukrotnego rozpadu β, a następnie – rozpadu α, tworzy się inny izotop toru.

Uzupełnij poniży schemat opisujący przemiany, jakim ulega izotop uranu 238U. Wpisz w odpowiednie miejsca symbole pierwiastków i ich liczby atomowe i masowe.

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 1. (3 pkt)

Elektrony w atomach, orbitale Układ okresowy pierwiastków Izotopy i promieniotwórczość Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Oblicz

Wśród sztucznych przemian jądrowych można wyróżnić reakcje, które są następstwem bombardowania stabilnych jąder nukleonami. Poniżej przedstawiono równanie takiej reakcji (przemiana I), a drugą – opisano schematem (przemiana II).

przemiana I 63Li + 11p → 32He + 42He
przemiana II 3517Cl + 10n → 35ZX + 11p , gdzie Z oznacza liczbę atomową pierwiastka X.

Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.

W równaniach tych przemian bilansuje się oddzielnie liczby atomowe i oddzielnie liczby masowe. Ich sumy po obu stronach równania muszą być sobie równe.

1.1. (0–1)

Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz symbol chemiczny pierwiastka X, symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy pierwiastek X, liczbę elektronów walencyjnych w atomie pierwiastka X oraz najniższy stopień utlenienia, który przyjmuje ten pierwiastek w związkach chemicznych.

Symbol pierwiastka Symbol bloku Liczba elektronów walencyjnych Najniższy stopień utlenienia
       

1.2. (0–1)

Elektrony w atomie mogą absorbować energię i zajmować wyższe poziomy energetyczne. Atom może znaleźć się wtedy w takim stanie wzbudzonym, w którym wszystkie elektrony podpowłok walencyjnych będą niesparowane.

Uzupełnij poniższe schematy, tak aby przedstawiały zapis konfiguracji elektronowej atomu pierwiastka X w stanie podstawowym oraz w stanie wzbudzonym, w którym wszystkie elektrony walencyjne są niesparowane i należą do powłoki trzeciej.

Konfiguracja elektronowa w stanie podstawowym

Konfiguracja elektronowa w stanie wzbudzonym

1.3. (0–1)

Oblicz, ile miligramów obu izotopów helu powstałoby łącznie ze 100 miligramów izotopu litu 63Li w wyniku przemiany I, gdyby proces przebiegał z wydajnością równą 100%. Przyjmij, że wartości masy atomowej poszczególnych izotopów są równe ich liczbom masowym.

Matura Maj 2014, Poziom podstawowy (Formuła 2007)Zadanie 3. (2 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Podaj/wymień

Do trwałych izotopów siarki i argonu należą izotopy, których liczba masowa A wynosi 36.

a)Uzupełnij poniższe schematy, wpisując symbole opisanych izotopów siarki i argonu z uwzględnieniem ich liczby atomowej Z i liczby masowej A.
b)Podaj symbol i napisz konfigurację elektronową atomu w stanie podstawowym tego pierwiastka (siarki albo argonu), którego jądro atomowe zawiera więcej protonów.

Matura Maj 2019, Poziom podstawowy (Formuła 2007)Zadanie 2. (2 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Promieniotwórczy izotop pierwiastka X uległ przemianie α, której produktem jest między innymi pewien izotop pierwiastka Y. W wyniku emisji cząstki α z jądra tego izotopu pierwiastka Y powstał izotop ołowiu o liczbie masowej 212. Opisane przemiany zilustrowano poniższym schematem.

X → Y → 212Pb

Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002.

Na podstawie podanych informacji, ustal symbol i liczbę atomową pierwiastka X oraz liczbę masową i liczbę neutronów opisanego izotopu pierwiastka X. Uzupełnij tabelę.

Symbol pierwiastka Liczba atomowa pierwiastka Liczba masowa izotopu Liczba neutronów
       

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 3. (2 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Oblicz

Radon jest pierwiastkiem promieniotwórczym, którego najbardziej rozpowszechniony izotop to 222Rn. W przyrodzie powstaje on bezpośrednio z rozpadu 226Ra. Okres półtrwania 222Rn jest równy 3,8 dnia, a inne izotopy tego pierwiastka są jeszcze mniej trwałe, więc wykazuje on dużą aktywność promieniotwórczą.

Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002.

3.1. (1 pkt)

Zawartość radonu w powietrzu pobranym z kopalni wynosi 4·1013 atomów 222Rn w 1 m3.

Oblicz, po jakim czasie zawartość radonu zmaleje do 5·1012 atomów 222Rn w 1 m3.

3.2. (1 pkt)

Napisz równanie reakcji powstawania 222Rn z 226Ra. Uzupełnij wszystkie pola w poniższym schemacie.

Matura Maj 2015, Poziom podstawowy (Formuła 2007)Zadanie 6. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Na trwałość jądra atomowego ma wpływ stosunek liczby neutronów do liczby protonów. Kiedy jądro ma nadmiar neutronów, w jego wnętrzu może zajść przemiana β, w której z neutronu powstają proton, elektron i antyneutrino.

10n ⟶ 11p + 0–1e + 00

Antyneutrino, ῡ, jest nienaładowaną elektrycznie cząstką o masie spoczynkowej bliskiej zeru.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010
oraz A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.

Wybierz i podkreśl w każdym nawiasie poprawne uzupełnienie poniższych zdań.

W wyniku przemiany β powstaje jądro, którego liczba atomowa Z jest (równa liczbie atomowej / mniejsza o 1 od liczby atomowej / większa o 1 od liczby atomowej) jądra ulegającego tej przemianie i którego liczba masowa A jest (równa liczbie masowej / mniejsza o 1 od liczby masowej / większa o 1 od liczby masowej) jądra ulegającego tej przemianie.

Matura Maj 2015, Poziom podstawowy (Formuła 2007)Zadanie 5. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Podaj/wymień

Na trwałość jądra atomowego ma wpływ stosunek liczby neutronów do liczby protonów. Kiedy jądro ma nadmiar neutronów, w jego wnętrzu może zajść przemiana β, w której z neutronu powstają proton, elektron i antyneutrino.

10n ⟶ 11p + 0–1e + 00

Antyneutrino, ῡ, jest nienaładowaną elektrycznie cząstką o masie spoczynkowej bliskiej zeru.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010
oraz A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.

Izotop węgla 146C ulega przemianie β, której produktem jest trwały izotop azotu. Przemianę tę ilustruje schemat: 146C ⟶ N

Określ wartość liczby atomowej i liczby masowej izotopu azotu, który powstaje w wyniku opisanej przemiany.

Liczba atomowa Z =
Liczba masowa A =

Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 5. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Napisz równanie reakcji

Okres półtrwania izotopu 18F wynosi 111 minut. Izotop ten otrzymywany jest m.in. w reakcji jądrowej opisanej poniższym schematem:

19F(p, d)18F

gdzie d (deuteron) oznacza jądro atomowe deuteru.

Na podstawie: Praca zbiorowa, Encyklopedia fizyki, Warszawa 1972.

Napisz równanie opisanej reakcji jądrowej, w wyniku której otrzymywany jest izotop 18F . Uzupełnij wszystkie pola w podanym schemacie.

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 6. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Na trwałość jądra atomowego ma wpływ stosunek liczby neutronów do liczby protonów. Kiedy jądro ma nadmiar protonów, w jego wnętrzu może zajść przemiana β+, w której z protonu powstają neutron, pozyton i neutrino.

11p ⟶ 10n + 0+1e+ + 00ν

Pozyton, e+ , jest cząstką różniącą się od elektronu tylko znakiem ładunku elektrycznego. Bezwzględna wartość ładunku oraz masa obydwu cząstek są jednakowe. Neutrino, ν, jest nienaładowaną elektrycznie cząstką o masie spoczynkowej bliskiej zeru.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010
oraz A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.

Jądro o liczbie atomowej Z1 i liczbie masowej A1 uległo przemianie β+, w której wyniku powstało jądro o liczbie atomowej Z2 i liczbie masowej A2.

Spośród podanych zależności wybierz i podkreśl te, które są prawdziwe dla Z1 i Z2 oraz dla A1 i A2.

Z2 = Z1 – 1
A2 = A1 – 1
Z2 = Z1
A2 = A1
Z2 = Z1 + 1
A2 = A1 + 1

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 5. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Napisz równanie reakcji

Na trwałość jądra atomowego ma wpływ stosunek liczby neutronów do liczby protonów. Kiedy jądro ma nadmiar protonów, w jego wnętrzu może zajść przemiana β+, w której z protonu powstają neutron, pozyton i neutrino.

11p ⟶ 10n + 0+1e+ + 00ν

Pozyton, e+ , jest cząstką różniącą się od elektronu tylko znakiem ładunku elektrycznego. Bezwzględna wartość ładunku oraz masa obydwu cząstek są jednakowe. Neutrino, ν, jest nienaładowaną elektrycznie cząstką o masie spoczynkowej bliskiej zeru.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010
oraz A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.

Pozytonowa tomografia emisyjna jest metodą diagnostyki medycznej, w której wykorzystuje się strumień pozytonów. Ich źródłem może być sztuczny radioizotop fluoru 18F . Izotop ten otrzymuje się przez napromieniowanie protonami izotopu tlenu 18O .

Napisz równania opisanych reakcji − uzupełnij poniższe schematy.

Strony