1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z chemii

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

 

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− + 00ῡ

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− + 00ῡ

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.

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 3. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Masa atomowa, cząsteczkowa i molowa Oblicz

Brom występuje w przyrodzie w postaci mieszaniny dwóch izotopów o masach atomowych równych 78,92 u i 80,92 u. Średnia masa atomowa bromu jest równa 79,90 u. Pierwiastek ten w reakcjach utleniania i redukcji może pełnić funkcję zarówno utleniacza, jak i reduktora. Tworzy związki chemiczne, w których występują różne rodzaje wiązań.

Oblicz, jaki procent atomów bromu występujących w przyrodzie stanowią atomy o masie atomowej 78,92 u, a jaki procent – atomy o masie atomowej 80,92 u.

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 4. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Uzupełnij tabelę – wpisz masy promieniotwórczego izotopu, które pozostały z próbki o masie 0,24 miligrama po czasie równym jednemu, dwóm i trzem okresom półtrwania (τ1/2), oraz procent masy promieniotwórczego izotopu, który uległ rozpadowi (w stosunku do początkowej masy próbki) w czasie równym kolejnym trzem okresom półtrwania.
Liczba okresów półtrwania (τ1/2)     0         1         2         3    
Masa promieniotwórczego izotopu, mg 0,24
Procent początkowej masy promieniotwórczego izotopu, który uległ rozpadowi, % 0

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 3. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Podaj/wymień

Promieniotwórczy izotop 214Bi może emitować z jądra cząstki β− lub cząstki α, w wyniku czego tworzy jądra dwóch różnych promieniotwórczych izotopów.

Porównaj stosunek liczby neutronów do liczby protonów w jądrach powstałych izotopów ze stosunkiem liczby neutronów do liczby protonów w jądrze radioizotopu 214Bi. Dokończ poniższe zdania – wpisz właściwe określenie spośród:

zmaleje      się nie zmieni      wzrośnie

Stosunek liczby neutronów do liczby protonów po emisji cząstek β−

Stosunek liczby neutronów do liczby protonów po emisji cząstek α

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 2. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Podaj/wymień

Końcowym produktem szeregu promieniotwórczego uranowo-radowego jest trwały izotop ołowiu 206Pb. Jądro 206Pb powstaje w wyniku emisji cząstki α przez jądro izotopu innego pierwiastka.

Podaj symbol tego pierwiastka. Określ liczbę masową A jego izotopu, który uczestniczy w opisanej przemianie α.

Symbol pierwiastka: ......................
Liczba masowa izotopu A: ......................

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 1. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Pierwiastek X występuje w przyrodzie w postaci mieszaniny dwóch izotopów, których liczby masowe są równe 35 i 37.

Uzupełnij poniższą tabelę – określ liczbę elektronów w atomach obu izotopów pierwiastka X oraz liczbę neutronów w jądrach atomowych tych izotopów.

Izotop Liczba
elektronów neutronów
3517X
3717X

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 3. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Promieniotwórczy izotop potasu 43K można otrzymać przez bombardowanie jąder izotopu argonu 40Ar cząstkami α.

Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.

Napisz równanie opisanej reakcji jądrowej, w wyniku której można otrzymać izotop potasu 43K. Uzupełnij wszystkie pola w poniższym schemacie.

Matura Maj 2017, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 3. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Podaj/wymień

W poniższej tabeli zestawiono wartości okresu półtrwania czterech izotopów promieniotwórczych polonu:

Izotop polonu Okres półtrwania τ1/2
21284Po 3,0 ⋅10−7 s
21484Po 1,5 ⋅ 10−4 s
21684Po 1,6 ⋅ 10−1 s
21884Po 1,8 ⋅ 102 s

Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.

Spośród izotopów polonu wymienionych w tabeli wybierz najmniej trwały i napisz, ile neutronów znajduje się w jego jądrze.

Liczba neutronów:

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 4. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Masa atomowa, cząsteczkowa i molowa Oblicz

Masa atomowa izotopu jest w przybliżeniu równa jego liczbie masowej A. Miedź występuje w przyrodzie w postaci dwóch trwałych izotopów. Skład izotopowy miedzi (w zaokrągleniu do jedności) przedstawiono w poniższej tabeli.

Liczba masowa izotopu Zawartość izotopu, % atomów
63 69
Ax 31

Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2001.

Wykonaj obliczenia i podaj liczbę masową Ax drugiego naturalnego izotopu miedzi. Przyjmij, że średnia masa atomowa miedzi jest równa 63,55 u.

Strony