Aby otrzymać superciężkie jądra pierwiastków z końca 7. okresu, kaliforn 24998Cf
bombardowano jonami izotopu wapnia 4820Ca. Podczas jednego z eksperymentów
zarejestrowano przemianę:
24998Cf + 4820Ca → X + 3 10n
Powstałe jądro X uległo rozpadowi, którego głównym produktem był liwermor 290116Lv.
Napisz równanie reakcji rozpadu, której uległo jądro pierwiastka X. Uzupełnij
wszystkie pola w poniższym schemacie.
Przebieg reakcji jądrowych można przedstawić w postaci zapisu skróconego. Na pierwszym
miejscu podaje się symbol jądra bombardowanego, następnie w nawiasie – kolejno –
symbole cząstki bombardującej i lekkiej cząstki emitowanej, a na końcu – symbol jądra
produktu.
Pewien izotop kobaltu można otrzymać w przemianach jądrowych, których sumaryczny
przebieg przedstawiono na poniższym schemacie. Symbol e oznacza elektron.
5826Fe (2x, e) Y27Co
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010
oraz L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2016.
Napisz równanie przemiany jądrowej, która przebiega według powyższego schematu.
Uzupełnij wszystkie pola odpowiednimi symbolami i wartościami liczbowymi.
Jednym z produktów rozszczepienia jądra uranu jest izotop baru, 143Ba.
W wyniku czterech kolejnych przemian promieniotwórczych tego samego typu -
zapoczątkowanych przez 143Ba - powstaje izotop neodymu, mający w swoim jądrze 83
neutrony. Ta sekwencja przemian jest przedstawiona na poniższym schemacie:
143Ba przemiana 1 X przemiana 2 Y przemiana 3 Q przemiana 4ANd
Źródło: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
Podaj wartość liczby masowej A opisanego wyżej izotopu neodymu. Podaj rodzaj
przemian (α lub β−), w wyniku których ten izotop neodymu
powstaje z izotopu 143Ba.
Cząstki α emitowane przez jądra wielu promieniotwórczych izotopów ulegają zobojętnieniu
elektronami z otoczenia, co prowadzi do powstania gazowego helu. Jeżeli rozpad
promieniotwórczy zachodzi w układzie zamkniętym, ilość helu otrzymanego w taki sposób
jest proporcjonalna do liczby wyemitowanych cząstek α. Ta zależność stała się podstawą
jednej z pierwszych metod wyznaczania stałej Avogadra.
Zmierzono aktywność radu 226Ra i stwierdzono, że 1,0 g tego izotopu w ciągu sekundy
emituje 3,4 ⸱ 1010 cząstek α, co powoduje jego przemianę w radon 222Rn. Następnie
z izotopu 222Rn, w wyniku ciągu kilku szybkich przemian promieniotwórczych α i β–, powstaje
ołów 210Pb. Dalszy rozpad tego nuklidu nie wpływa na przebieg eksperymentu.
Próbkę zawierającą 200 mg izotopu 226Ra zamknięto na 80 dni (6 912 000 s) w zbiorniku
i po tym czasie stwierdzono, że powstało 7,0 mm3 helu (w przeliczeniu na warunki normalne).
Można przyjąć, że aktywność radu 226Ra była stała w czasie trwania eksperymentu.
3.1. (0–4)
Oblicz stałą Avogadra na podstawie danych z opisanego eksperymentu. Przedstaw tok
rozumowania.
Stała Avogadra:
3.2. (0–1)
Oblicz, ile cząstek β– jest emitowanych w ciągu przemian jądra 22688Ra w jądro 21082Pb.
Tenes – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej Z = 117 – otrzymano w reakcji jądrowej
między 48Ca i 249Bk. W tym procesie powstały dwa izotopy tenesu, przy czym reakcji
tworzenia jądra jednego z tych izotopów towarzyszyła emisja 3 neutronów. Ten izotop ulegał
dalszym przemianom: w wyniku kilku kolejnych przemian α otrzymano dubn – 270Db.
Napisz równanie reakcji otrzymywania opisanego izotopu tenesu – uzupełnij wszystkie
pola w poniższym schemacie. Napisz, w wyniku ilu przemian 𝛂 ten izotop tenesu
przekształcił się w 270Db.
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.
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.
Najtrwalszym izotopem neptunu jest izotop o liczbie masowej równej 237 i okresie półtrwania
τ = 2,2⋅106 lat. Otrzymuje się go przez napromieniowanie izotopu uranu o liczbie masowej
238 neutronami o dużej energii kinetycznej. Ta przemiana zachodzi zgodnie
z poniższym schematem.
23892U + 10n → 23792U + a10n
W jej wyniku powstaje nietrwały izotop uranu o liczbie masowej A = 237. Jądro 23792U ulega
rozpadowi – powstaje jądro 23793Np.
Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.
3.1. (1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania, tak aby powstała informacja prawdziwa: wybierz i podkreśl
wartość współczynnika a (liczbę neutronów) w równaniu przemiany izotopu uranu
o liczbie masowej 238 oraz typ przemiany, której ulega izotop uranu o liczbie masowej
237.
Współczynnik a w równaniu przemiany izotopu uranu o liczbie masowej 238 jest równy
(1 / 2 / 3). Izotop uranu o liczbie masowej 237 ulega przemianie (α / β− / γ).
3.2. (1 pkt)
Oblicz, po ilu latach z próbki izotopu neptunu 23793Np o masie równej m pozostanie
próbka zawierająca 0,25m tego izotopu.
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.
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.
