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.
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.
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.
Jądra atomowe niektórych izotopów ciężkich pierwiastków bombardowane neutronami ulegają
rozszczepieniu, czyli rozpadowi na mniejsze fragmenty. Jedną z możliwych reakcji
rozszczepienia jądra 235U przedstawia poniższy schemat.
23592U + 10n → 14054 Xe + 93ZE + a10n
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
Uzupełnij poniższą tabelę. Na podstawie informacji wstępnej wpisz symbol pierwiastka E oraz liczbę neutronów (a), wyemitowanych podczas przedstawionej reakcji rozszczepienia jednego jądra 23592U.
W jądrze pierwiastka X znajduje się tyle protonów, ile neutronów zawiera jądro izotopu 48 22Ti .
Liczba masowa jednego z izotopów pierwiastka X jest równa liczbie elektronów w atomie
izotopu 13856Ba.
Na podstawie powyższej informacji ustal liczbę atomową pierwiastka X oraz liczbę neutronów w jądrze opisanego izotopu pierwiastka X.
