Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 28.

Kategoria: Izotopy i promieniotwórczość Typ: 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 ^A_ZX + 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.

Rozwiązanie

Liczba atomowa Z = 0.
Liczba masowa A = 1.
Nazwa cząstki: neutron.

Wskazówki

Należy sporządzić bilans masy i ładunku równania przemiany promieniotwórczej o podanym równaniu ²³⁸₉₂U + ²₁H → 2 ^A_ZX + ²³⁸₉₃Np.
Bilans masy: 238 + 2 = 2A + 238, stąd: 2A = 2, więc A = 1;
bilans ładunku: 92 + 1 = 2Z + 93, stąd: 2Z = 0, więc Z = 0.
Z bilansu masy i ładunku wynika, że cząstka X ma liczbę atomową (liczba ładunków elementarnych) Z = 0 i liczbę masową (masa w atomowych jednostkach masy) A = 1, co pozwala stwierdzić, że niewiadomą cząstką X jest neutron.