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. Альфа-распад — это вид радиоактивного распада, при котором атомное ядро испускает \(\alpha\)-частицу. \(\alpha\)-частица представляет собой ядро атома гелия \(_{2}^{4}\text{He}\), состоящее из двух протонов и двух нейтронов.
2. Рассмотрим, как изменяются характеристики ядра при \(\alpha\)-распаде. Пусть исходное ядро имеет зарядовое число \(Z\) (число протонов) и массовое число \(A\) (общее число протонов и нейтронов). После \(\alpha\)-распада образуется новое ядро \(Y\) и испускается \(\alpha\)-частица:
\[_{Z}^{A}\text{X} \rightarrow _{Z-2}^{A-4}\text{Y} + _{2}^{4}\text{He}\]3. Изменение числа протонов:
Из формулы видно, что зарядовое число (число протонов) нового ядра \(Y\) становится \(Z-2\). Это означает, что число протонов в ядре уменьшается на 2.
Соответствующая цифра: 2
4. Изменение числа нейтронов:
Массовое число \(A\) — это сумма числа протонов \(Z\) и числа нейтронов \(N\): \(A = Z + N\). Изначально число нейтронов было \(N = A - Z\).
После \(\alpha\)-распада новое ядро имеет массовое число \(A-4\) и зарядовое число \(Z-2\). Число нейтронов в новом ядре \(N'\) будет:
\[N' = (A-4) - (Z-2) = A - 4 - Z + 2 = (A - Z) - 2 = N - 2\]Таким образом, число нейтронов в ядре также уменьшается на 2.
Соответствующая цифра: 2
Таблица ответов:
Число протонов | Число нейтронов
2 | 2
Ответ: 22