Укажите число нейтронов в ядрах указанных стабильных изотопов калия


Подготовка к ЕГЭ по физике Задание 19с решением и ответами

1. Укажите число протонов и число нейтронов в ядре изотопа аргона .

Решение.

Для изотопа аргона  имеем массовое число, равное 39 и порядковый номер, равный 18. Известно, что массовое число – это число протонов и нейтронов в атоме изотопа. Порядковый номер – это число протонов в атоме. Таким образом, имеем 18 протонов и 39-18=21 нейтронов.

Ответ: 1821.

2. Укажите число протонов и число нейтронов в ядре изотопа меди .

Решение.

Верхний индекс у изотопа показывает массовое число, то есть сумму протонов и нейтронов в ядре изотопа. Нижний индекс – это порядковый номер, показывающий число протонов в ядре. Таким образом, изотоп  имеем 29 протонов и 63-29=34 нейтронов.

Ответ: 2934.

3. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Под названием каждого элемента приведены массовые числа его основных стабильных изотопов. При этом нижний индекс около массового числа указывает (в процентах) распространённость изотопа в природе.

Укажите число протонов и число нейтронов в ядре наименее распространённого из основных стабильных изотопов меди.

Решение.

Медь обозначается значком Cu и имеет порядковый номер 29. Наименее распространенный изотоп имеет массовое число 65. Так как порядковый номер показывает число протонов в атоме изотопа, а массовое число сумму протонов и нейтронов в атоме, то для данного изотопа имеем:

29 – число протонов;

65-29=36 – число нейтронов.

Ответ: 2936.

4. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Под названием каждого элемента приведены массовые числа его основных стабильных изотопов. При этом нижний индекс около массового числа указывает (в процентах) распространённость изотопа в природе.

Укажите число протонов и число нейтронов в ядре наиболее распространённого стабильного изотопа цинка.

Решение.

Цинк, обозначение Zn имеет порядковый номер 30. Это означает, что в атоме цинка находится 30 протонов. Из таблицы видно, что наиболее распространенный изотоп цинка имеет массовое число 64, то есть сумма протонов и нейтронов в ядре этого изотопа равна 64. Отсюда получаем число нейтронов: 64-30=34.

Ответ: 3034.

5. Укажите массовое и зарядовое число частицы, которая вызывает ядерную реакцию .

Решение.

При ядерных реакциях сумма массовых чисел и зарядовых чисел до реакции равно сумме массовых чисел и зарядовых чисел после реакции. Пользуясь этим правило, можно записать следующие уравнения:

где x – неизвестное массовое число частицы; y – неизвестное зарядовое число частицы. Отсюда находим:

Ответ: 21.

6. Укажите массовое и зарядовое число частицы, которая рождается в результате ядерной реакции: .

Решение.

При ядерных реакциях сумма массовых чисел и зарядовых чисел до реакции равно сумме массовых чисел и зарядовых чисел после реакции. Пользуясь этим правило, можно записать следующие уравнения:

откуда получаем, что

Ответ: 10.

7. Укажите массовое и зарядовое число ядра, из которого в результате двух последовательных альфа-распадов образуется ядро .

Решение.

Учитывая, что при альфа-распаде порядковый номер уменьшается на 2 единицы, а массовое число на 4 единицы, то при двух альфа-распадах имеем уменьшение порядкового номера на 4, а массового числа на 8. В результирующем изотопе массовое число равно 216, а порядковое число 84. Следовательно, изначально массовое число равнялось 216+8=224, а порядковое число 84+4=88.

Ответ: 22488.

8. Укажите массовое и зарядовое число ядра, которое образовалось в результате двух последовательных альфа-распадов ядра радия .

Решение.

При альфа-распаде порядковый номер изотопа уменьшается на 2 единицы, а массовое число на 4 единицы. Соответственно, при двух альфа-распадах порядковый номер уменьшается на 4, а массовое число на 8.

Изначально в изотопе массовое число равно 224, а порядковый номер 88. После двух альфа-распадов имеем массовое число 224-8=216, а порядковый номер 88-4=84.

Ответ: 21684.

9. Укажите массовое и зарядовое число ядра, которое образовалось вместе с нейтроном в результате столкновения ядра бора  и а-частицы.

Решение.

Изотоп бора сталкивается с альфа-частицей в результате чего получается нейтрон и еще одна частица. Учитывая, что альфа-частица содержит два протона и два нейтрона, имеем реакцию вида

Используя закон сохранения массовых и порядковых чисел до ядерной реакции и после нее, получаем для неизвестной частицы:

откуда следует, что

то есть массовое число частицы равно 14, а порядковый номер 7.

Ответ: 147.

10. Укажите массовое и зарядовое число ядра, которое образовалось вместе с протоном в результате столкновения ядра лития  и а-частицы.

Решение.

Известно, что альфа-частица содержит 2 протона и 2 нейтрона, то есть ее массовое число равно 4, а зарядовое число 2. В результате ядерной реакции получается протон, у которого массовое число 1 и зарядовое число 1, имеем:

.

В силу закона сохранения массовых и зарядовых чисел до и после реакции, для неизвестных x и y можно записать уравнения:

откуда

то есть массовое число неизвестного элемента равно 10, а зарядовое 4.

Ответ: 104.

11. Определите число протонов и число нейтронов в ядре изотопа криптона .

Решение.

В изотопе криптона верхний индекс – это массовое число, а нижний индекс – порядковый номер. Массовое число равно сумме протонов и нейтронов в ядре, а порядковый номер показывает число протонов. Таким образом, в данном изотопе 36 протонов и 88-36=52 нейтрона.

Ответ: 3652.

12. Определите число протонов и число нейтронов в ядре изотопа циркония .

Решение.

В изотопе криптона верхний индекс – это массовое число, а нижний индекс – порядковый номер. Массовое число равно сумме протонов и нейтронов в ядре, а порядковый номер показывает число протонов. Таким образом, в данном изотопе 40 протонов и 92-40=52 нейтрона.

Ответ: 4052.

13. Определите число электронов в электронной оболочке нейтрального атома бериллия  и число нейтронов в его ядре.

Решение.

Верхний индекс показывает массовое число изотопа, то есть число протонов и нейтронов в атоме. Нижний индекс – это порядковый номер, равный числу протонов в ядре атома. Отсюда следует, что число нейтронов в атоме бериллия равно 7-4=3, а число электронов равно 4, так как атом нейтрален и 4 электрона компенсируют положительный заряд 4-х протонов.

Ответ: 43.

14 Определите число электронов в электронной оболочке нейтрального атома кислорода  и число нейтронов в его ядре.

Решение.

Верхний индекс показывает массовое число изотопа, то есть число протонов и нейтронов в атоме. Нижний индекс – это порядковый номер, равный числу протонов в ядре атома. Отсюда следует, что число нейтронов в атоме кислорода равно 21-8=13, а число электронов равно 8, так как атом нейтрален и 8 электронов компенсируют положительный заряд 8-ми протонов.

Ответ: 813.

15. Элемент менделевий был получен при бомбардировке a-частицами ядер элемента X в соответствии с реакцией . Определите зарядовое число и массовое число элемента X.

Решение.

При ядерных реакциях сумма массовых и зарядовых чисел до реакции равны соответствующим суммам массовых и зарядовых чисел после реакции. То есть для данной ядерной реакции можно записать равенства

откуда массовое число , а зарядовое число .

Ответ: 99253.

16. Деление ядра урана тепловыми нейтронами описывается реакцией . При этом образовалось ядро химического элемента . Определите зарядовое число X и массовое число Y элемента Z.

Решение.

Определим зарядовое и массовое число элемента Z из условия сохранения суммы массовых и зарядовых чисел до реакции и после нее, то есть для данной реакции можно записать равенства:

Здесь учтено, что гамма-квант не имеет ни заряда ни массы, следовательно, его зарядовое и массовое числа равны нулю. Получаем:

Ответ: 3694.

17. Ядро фтора  захватило электрон. Определите зарядовое число и массовое число ядра, образовавшегося в результате этой реакции.

Решение.

Данную ядерную реакцию можно записать в виде

,

то есть при захвате электрона (отрицательно заряженной частицы), зарядовое число атома фтора уменьшается на 1 и становится равным 9-1=8. Массовое число, равное, числу протонов и нейтронов в ядре остается неизменным 18.

Ответ: 818.

18. Радиоактивный изотоп натрия  испытал бета-распад. Определите зарядовое число и массовое число ядра, образовавшегося в результате этой реакции.

Решение.

При бета-распаде ядро испускает бета-частицу. При этом порядковый номер изотопа увеличивается на 1, а массовое число остается без изменений. Ядерная реакция такого распада может быть записана в виде

,

откуда

то есть в результате зарядовое число стало 12, а массовое число осталось равным 24.

Ответ: 1224.

19. Определите число протонов и число нейтронов в ядре изотопа неона .

Решение.

Верхний индекс изотопа – это массовое число, то есть число протонов и нейтронов в ядре изотопа. Нижний индекс – это порядковый номер (зарядовое число), то есть число протонов в ядре. Таким образом, в изотопе неона 10 протонов и 18-10=8 нейтронов.

Ответ: 108.

20. Определите число протонов и число нейтронов в ядре изотопа натрия .

Решение.

Верхний индекс изотопа – это массовое число, то есть число протонов и нейтронов в ядре изотопа. Нижний индекс – это порядковый номер (зарядовое число), то есть число протонов в ядре. Таким образом, в изотопе натрия 11 протонов и 24-11=13 нейтронов.

Ответ: 1113.

21. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Под названием каждого элемента приведены массовые числа его основных стабильных изотопов. При этом нижний индекс около массового числа указывает (в процентах) распространённость изотопа в природе.

Определите число протонов и число нейтронов в ядре самого распространённого изотопа калия.

Решение.

Из таблицы видно, что самый распространенный изотоп калия имеет массовое число 39 и порядковый номер 19. Порядковый номер – это число протонов в ядре, а массовое число – это сумма протонов и нейтронов в ядре. Таким образом, в ядре самого распространенного изотопа калия 19 протонов и 39-19=20 нейтронов.

Ответ: 1920.

22. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Под названием каждого элемента приведены массовые числа его основных стабильных изотопов. При этом нижний индекс около массового числа указывает (в процентах) распространённость изотопа в природе.

Определите число протонов и число нейтронов в ядре самого распространённого изотопа галлия.

Решение.

Из таблицы видно, что массовое число самого распространенного изотопа галлия равно 69, а его порядковый номер – 31. Массовое число показывает число протонов и нейтронов в ядре изотопа, а порядковый номер – число протонов в ядре. Таким образом в изотопе галлия имеется 31 протон и 69-31=38 нейтронов.

Ответ: 3138.

23. В результате реакции синтеза ядра дейтерия с ядром  образуется ядро бора и нейтрон в соответствии с реакцией: . Определите зарядовое число Y и массовое число X ядра Z.

Решение.

Величина X представляет собой массовое число ядра Z, а величина Y – ее порядковый номер (зарядовое число). Учитывая закон сохранения массовых и зарядовых чисел до реакции и после нее, можно записать равенства:

откуда

Ответ: 49.

24. В результате столкновения ядра урана с частицей  произошло деление ядра урана, описываемое реакцией . Определите зарядовое число X и массовое число Y частицы Z.

Решение.

Величина X представляет собой массовое число ядра Z, а величина Y – ее порядковый номер (зарядовое число). Учитывая закон сохранения массовых и зарядовых чисел до реакции и после нее, можно записать равенства:

откуда

Ответ: 01.

25. Укажите число протонов и число нейтронов в ядре изотопа индия .

Решение.

Верхний индекс у изотопа – это массовое число, то есть число протонов и нейтронов в ядре, а нижний индекс – это порядковый номер – число протонов в ядре. Для данного изотопа имеем 49 протонов и 115-49=66 нейтронов.

Ответ: 4966.

26. Укажите число протонов и число нейтронов в ядре изотопа ксенона .

Решение.

Верхний индекс у изотопа означает массовое число, то есть сумму протонов и нейтронов в ядре изотопа. Нижний индекс – это зарядовый номер, то есть число протонов в ядре. Таким образом, у приведенного изотопа ксенона 54 протонов и 112-54=58 нейтронов.

Ответ: 5458.

27. Укажите число электронов в электронной оболочке нейтрального атома бария  и число нейтронов в его ядре.

Решение.

Верхний индекс атома бария является массовым числом, показывающий сумму протонов и нейтронов в ядре. Нижний индекс – это зарядовое число, показывающее число протонов в ядре. То есть в ядре бария 56 протонов и 145-56=89 нейтронов. Так как атом бария нейтрален, то число электронов на его электронной оболочке равно числу протонов, то есть их 56.

Ответ: 5689.

28. Укажите число электронов в электронной оболочке нейтрального атома  и число нейтронов в его ядре.

Решение.

Верхний индекс атома бария является массовым числом, показывающий сумму протонов и нейтронов в ядре. Нижний индекс – это зарядовое число, показывающее число протонов в ядре. То есть в ядре цезия 55 протонов и 112-55=57 нейтронов. Так как атом бария нейтрален, то число электронов на его электронной оболочке равно числу протонов, то есть их 55.

Ответ: 5557.

29. Укажите число протонов и число нейтронов в ядре .

Решение.

Верхний индекс у изотопа – это массовое число, то есть сумма протонов и нейтронов в ядре. Нижний индекс – это порядковый номер, означающий число протонов в ядре атома изотопа. Таким образом, для изотопа аргона имеем 18 протонов и 37-18=19 нейтронов.

Ответ: 1819.

30. Укажите число протонов и число нейтронов в ядре ?

Решение.

Верхний индекс у изотопа – это массовое число, то есть сумма протонов и нейтронов в ядре. Нижний индекс – это порядковый номер, означающий число протонов в ядре атома изотопа. Таким образом, для данного изотопа имеем 20 протонов и 48-20=28 нейтронов.

Ответ: 2028.

Nuclear Magic Numbers - Chemistry LibreTexts

Ядерная стабильность - это концепция, которая помогает определить стабильность изотопа. Двумя основными факторами, определяющими ядерную стабильность, являются отношение нейтрон / протон и общее количество нуклонов в ядре.

Введение

Изотоп - это элемент, который имеет тот же атомный номер, но другую атомную массу по сравнению с периодической таблицей. У каждого элемента есть протон, нейтрон и электрон. Число протонов равно атомному номеру, а число электронов равно протонам, если только это не ион.Чтобы определить количество нейтронов в элементе, вы вычитаете атомный номер из атомной массы элемента. Атомная масса представлена ​​как (\ (A \)), атомный номер представлен как (\ (Z \)), а нейтроны представлены как (\ (N \)).

\ [A = N + Z \ label {1} ​​\]

Основным фактором для определения стабильности ядра является отношение нейтронов к протонам . Элементы с (\ (Z <20 \)) легче, а ядра этих элементов имеют соотношение 1: 1 и предпочитают иметь одинаковое количество протонов и нейтронов.12C} \) нуклид?

Решение

Для этого конкретного изотопа всего 12 нуклонов (\ (A \). Из периодической таблицы мы можем видеть, что \ (Z \) для углерода (любого изотопов) равно 6, поэтому N = AZ (из уравнения 1):

\ [12-6 = 6 \]

Соотношение N: P составляет 6: 6 или 1: 1. На самом деле 99% всего углерода на Земле - это изотоп.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \): кислород

Определите количество нейтронов, протонов, общее количество нуклонов и отношение N: Z в нуклиде \ (\ ce {^ 12_8O} \)?

Элементы с атомными номерами от 20 до 83 являются тяжелыми элементами, поэтому соотношение другое.Соотношение составляет 1,5: 1, причина этой разницы в силе отталкивания между протонами: чем сильнее, чем сила отталкивания, тем требуется больше нейтронов для стабилизации ядер.

Нейтроны помогают отделить протоны друг от друга в ядре, так что они не чувствуют такой силы отталкивания друг от друга.

Изотопная стабильность

График стабильных элементов обычно называют полосой (или поясом) устойчивости .График состоит из нейтронов, отмеченных по оси ординат, по оси абсцисс, обозначенных протонами, и ядер. На верхнем конце (вверху справа) полосы стабильности находятся радионуклиды, которые распадаются посредством альфа-распада, внизу - эмиссия позитронов или захват электронов, вверху - бета-эмиссии, а элементы с атомным номером за пределами 83 являются только нестабильными радиоактивными элементами. Стабильные ядра с атомными номерами примерно до 20 имеют отношение нейтрон: протон примерно 1: 1 (сплошная линия).

Рисунок использован с разрешения Википедии.

Отклонение от линии \ (N: Z = 1 \) на поясе стабильности происходит из-за неединичного отношения \ (N: Z \), необходимого для полной стабильности ядер. То есть требуется больше нейтронов для стабилизации сил отталкивания от меньшего числа протонов в ядре (то есть \ (N> Z \)).

Пояс стабильности позволяет легко определить, где происходит альфа-распад, бета-распад и испускание позитронов или захват электронов.

  • Альфа \ (\ alpha \) Распад : Альфа-распад расположен в верхней части построенной линии, потому что альфа-распад уменьшает массовое число элемента, чтобы поддерживать изотоп стабильным.+ \) излучение и захват электронов - это когда изотоп получает больше нейтронов. Эмиссия позитронов и захват электронов находятся ниже полосы стабильности, потому что соотношение изотопа имеет больше протонов, чем нейтронов, подумайте об этом, так как протонов слишком мало для количества нейтронов, и поэтому оно ниже полосы стабильности (желтый изотопы на рисунке 1).

Как и все пути распада, если дочерние нуклиды не находятся на Поясе, то последующие пути распада будут происходить до тех пор, пока дочерние ядра не окажутся на Поясе.

Магические числа

Правило Октета было сформулировано на основе наблюдения, что атомы с восемью валентными электронами были особенно стабильными (и обычными). Аналогичная ситуация применима к ядрам в отношении числа нейтронов и протонов, которые генерируют стабильные (нерадиоактивные) изотопы. Эти «магические числа» естественным образом встречаются в особо стабильных изотопах. Таблица 1 список чисел протонов и нейтронов; изотопы, которые имеют эти числа, присутствующие в протоне или нейтроне, стабильны.В некоторых случаях изотопы могут состоять из магических чисел как для протонов, так и для нейтронов; они будут называться двойными магическими числами . Двойные числа встречаются только для более тяжелых изотопов из-за отталкивания сил между протонами. Магические числа:

  • протон: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114
  • нейтрон: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, 184

Также существует концепция, согласно которой изотопы, состоящие из комбинации четно-четного, четно-нечетного, нечетно-четного и нечетно-нечетного, являются стабильными.Есть больше нуклидов, которые имеют комбинацию четно-четное, чем нечетно-нечетное. Так же, как существуют нарушения правила октетов, многие изотопы без магических чисел нуклонов стабильны.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Распределение стабильных и нестабильных изотопов на основе числа нейтронов и протонов
Число протонов (Z) Нейтронное число Количество стабильных изотопов
Четное Даже 163
Четный Нечетный 53
Нечетный Даже 50
Нечетный Нечетный 4

Примечание

Хотя и редко, но существуют четыре стабильных нечетно-нечетных нуклида: \ (\ ce {^ 2_1H} \), \ (\ ce {^ {6} _3Li} \), \ (\ ce {^ {10} _5B} \) , \ (\ ce {^ {14} _7N} \)

Нестабильный или стабильный

Вот простая диаграмма, которая поможет вам решить, является ли элемент стабильным.

  • Рассчитайте общее количество нуклонов (протонов и нейтронов) в нуклиде. Если число нуклонов и даже , велика вероятность, что оно стабильно.
  • Существует ли магическое число протонов или нейтронов? 2,8,20,28,50,82,114 (протоны), 126 (нейтроны), 184 (нейтроны) особенно стабильны в ядрах.
  • Рассчитайте отношение N / Z и используйте пояс стабильности (рисунок \ (\ PageIndex {1} \) :), чтобы определить лучший способ перейти от нестабильного ядра к стабильному.

Список литературы

  1. Олмстед III, Джон и Грегори М. Уильям.{210} _ {84} Po} \)
  • Если изотоп находится выше диапазона стабильности, какой это тип радиоактивности? а если бы он был внизу?
  • Между элементами бромид и углерод, что более стабильно при использовании магических чисел?
  • Назовите один из изотопов, состоящих из нечетно-нечетных комбинаций в ядрах?
  • Решения

    1. На основе ремня устойчивости:
      1. Стабильный, потому что в этом изотопе Са 20 нейтронов, что является одним из магических чисел
      2. Нестабильно из-за нечетного числа протонов и нейтронов (25 и 29)
      3. Альфа-излучатель, потому что Z = 84, что соответствует правилу / первому шагу на графике
    2. Бета-распад, эмиссия позитронов или захват электронов
    3. Углерод стабильный
    4. Водород-2, Литий-6, Бор-10, азот-14
    .

    Как ядерная стабильность связана с нейтронно-протонным соотношением?

    Химия
    Наука
    • Анатомия и физиология
    • Астрономия
    • Астрофизика
    • Биология
    • Химия
    • наука о планете Земля
    • Наука об окружающей среде
    .

    Какие факторы определяют ядерную стабильность?

    Химия
    Наука
    • Анатомия и физиология
    • Астрономия
    • Астрофизика
    • Биология
    • Химия
    • наука о планете Земля
    • Наука об окружающей среде
    • Органическая химия
    • Физика
    Математика
    • Алгебра
    • Исчисление
    .

    Обозначение изотопов - Химия | Сократик

    Химия
    Наука
    • Анатомия и физиология
    • Астрономия
    • Астрофизика
    • Биология
    • Химия
    • наука о планете Земля
    • Наука об окружающей среде
    • Органическая химия
    • Физика
    Математика
    • Алгебра
    • Исчисление
    • Геометрия
    .

    Смотрите также