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.
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.
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.
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.
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.
Radioaktywny izotop galu o liczbie masowej równej 67 jest stosowany w medycynie
nuklearnej. Otrzymuje się go w reakcji zachodzącej podczas bombardowania protonami jąder
izotopu cynku o liczbie masowej równej 68.
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.
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.
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.
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.
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.
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, %
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
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.
