Задача 13. Ядро претерпевает альфа-распад. Как при этом изменяются число протонов и число нейтронов в ядре? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение:
1. Что такое альфа-распад? Альфа-распад — это вид радиоактивного распада, при котором атомное ядро испускает альфа-частицу. Альфа-частица представляет собой ядро атома гелия \(_{2}^{4}\text{He}\), состоящее из двух протонов и двух нейтронов.
2. Уравнение альфа-распада: Пусть исходное ядро имеет зарядовое число \(Z\) (число протонов) и массовое число \(A\) (общее число протонов и нейтронов). Тогда уравнение альфа-распада выглядит так:
\[ _{Z}^{A}X \rightarrow _{Z-2}^{A-4}Y + _{2}^{4}\text{He} \]где \(X\) — исходное ядро, \(Y\) — дочернее ядро, \(_{2}^{4}\text{He}\) — альфа-частица.
3. Изменение числа протонов: Из уравнения видно, что зарядовое число \(Z\) уменьшается на 2 (\(Z \rightarrow Z-2\)). Зарядовое число ядра — это и есть число протонов в ядре.
Следовательно, число протонов уменьшается.
Для "Число протонов" выбираем 2) уменьшается.
4. Изменение числа нейтронов: Массовое число \(A\) — это сумма числа протонов \(Z\) и числа нейтронов \(N\): \(A = Z + N\). При альфа-распаде массовое число \(A\) уменьшается на 4 (\(A \rightarrow A-4\)). Число протонов \(Z\) уменьшается на 2 (\(Z \rightarrow Z-2\)).
Изначально число нейтронов было \(N = A - Z\).
После распада число нейтронов станет \(N' = (A-4) - (Z-2) = A - 4 - Z + 2 = (A - Z) - 2 = N - 2\).
Следовательно, число нейтронов также уменьшается.
Для "Число нейтронов" выбираем 2) уменьшается.
Ответ:
Число протонов: 2
Число нейтронов: 2