§ 29. Радіоактивність. Радіоактивне випромінювання, його природа і властивості

• Назад до змісту

ПОМІРКУЙТЕ І ДАЙТЕ ВІДПОВІДЬ

1. Чи впливає на альфа- та бета-випромінювання електричне поле?

Так, електричне поле впливає на $\alpha$- та $\beta$-випромінювання.

$\alpha$-частинки несуть позитивний електричний заряд ($+2e$), а $\beta$-частинки — негативний ($-e$). Під час проходження крізь електричне поле на заряджені частинки діє електрична сила, тому вони відхиляються від початкового прямолінійного напрямку в протилежні боки: позитивно заряджені $\alpha$-частинки притягуються до негативно зарядженої пластини, а негативно заряджені $\beta$-частинки — до позитивно зарядженої.

ПЕРЕВІРТЕ СЕБЕ

1. Чи зміниться місце хімічного елемента в періодичній таблиці після п’яти послідовних $\alpha$-розпадів? Чому?

Так, місце хімічного елемента зміниться: він зміститься на 10 клітинок ліворуч (у напрямку до початку періодичної системи).

За правилом зміщення Ф. Содді, під час кожного $\alpha$-розпаду ядро випромінює $\alpha$-частинку ($^{4}_{2}\text{He}$), тому зарядове число $Z$ зменшується на 2. Після п’яти послідовних $\alpha$-розпадів сумарне зарядове число ядра зменшиться на:
$\Delta Z = 5 \cdot 2 = 10$
Порядковий номер новоутвореного хімічного елемента стане на 10 одиниць меншим від вихідного.

2. Як зміниться зарядове й масове число радіоактивного елемента після одного $\alpha$-розпаду і двох $\beta$-розпадів?

Масове число зменшиться на 4, а зарядове число ядра не зміниться (утвориться інший ізотоп того самого хімічного елемента).

Під час одного $\alpha$-розпаду ядро випускає ядро атома Гелію ($^{4}_{2}\text{He}$), тому його масове число зменшується на 4, а зарядове — на 2:
^{A}_{Z}\text{X} \rightarrow \,^{4}_{2}\text{He} + \,^{A-4}_{Z-2}\text{Y}

Під час двох наступних $\beta$-розпадів ядра випромінюють два електрони (2\,^{0}_{-1}\text{e}), тому масове число не зазнає змін, а зарядове число збільшується на 2:
^{A-4}_{Z-2}\text{Y} \rightarrow 2\,^{0}_{-1}\text{e} + \,^{A-4}_{Z}\text{X}'

У підсумку загальна зміна становить:

• для масового числа: $\Delta A = -4$ (зменшилося на 4);
• для зарядового числа: $\Delta Z = -2 + 2 = 0$ (залишилося незмінним).

3. Який елемент утвориться з Урану-238 після одного $\alpha$-розпаду, а потім одного $\beta$-розпаду?

З Урану-238 ($^{238}_{92}\text{U}$) утвориться ізотоп Протактинію-234 ($^{234}_{91}\text{Pa}$).

Під час $\alpha$-розпаду масове число зменшується на 4, а зарядове число — на 2. Утворюється ядро Торію-234:
^{238}_{92}\text{U} \rightarrow \,^{4}_{2}\text{He} + \,^{234}_{90}\text{Th}

Під час наступного $\beta$-розпаду масове число залишається незмінним, а зарядове число зростає на 1. Утворюється ядро Протактинію-234:
^{234}_{90}\text{Th} \rightarrow \,^{0}_{-1}\text{e} + \,^{234}_{91}\text{Pa}

4. Скільки $\alpha$- і $\beta$-розпадів відбулося внаслідок перетворення Радію-226 на Плюмбум-206?

Дано:

• Вихідне ядро: $^{226}_{88}\text{Ra}$
• Кінцеве ядро: $^{206}_{82}\text{Pb}$

Знайти:

• $N_\alpha - ?$
• $N_\beta - ?$

Розв’язання:
Запишемо загальне рівняння радіоактивного перетворення:
^{226}_{88}\text{Ra} \rightarrow \,^{206}_{82}\text{Pb} + N_\alpha \cdot \,^{4}_{2}\text{He} + N_\beta \cdot \,^{0}_{-1}\text{e}

За законом збереження масового числа:
$226 = 206 + 4 \cdot N_\alpha$
$4 \cdot N_\alpha = 226 - 206 = 20$
$N_\alpha = \dfrac{20}{4} = 5$

За законом збереження електричного заряду:
$88 = 82 + 2 \cdot N_\alpha - 1 \cdot N_\beta$
$88 = 82 + 2 \cdot 5 - N_\beta$
$88 = 92 - N_\beta$
$N_\beta = 92 - 88 = 4$

Відповідь: відбулося 5 $\alpha$-розпадів і 4 $\beta$-розпади.

5. Після послідовних $\alpha$- і $\beta$-розпадів з ядра атома деякого хімічного елемента утворилося ядро ізотопу $^{211}_{83}\text{Bi}$. З ядра якого елемента воно утворилося?

Вихідним ядром був ізотоп Полонію-215 ($^{215}_{84}\text{Po}$).

Запишемо рівняння радіоактивного розпаду для невідомого материнського ядра $^{A}_{Z}\text{X}$:
^{A}_{Z}\text{X} \rightarrow \,^{4}_{2}\text{He} + \,^{0}_{-1}\text{e} + \,^{211}_{83}\text{Bi}

За законом збереження масового числа:
$A = 4 + 0 + 211 = 215$

За законом збереження електричного заряду:
$Z = 2 - 1 + 83 = 84$

Хімічний елемент із порядковим номером $Z = 84$ у періодичній системі Менделєєва — це Полоній ($\text{Po}$). Отже, материнським ядром був Полоній-215 ($^{215}_{84}\text{Po}$).