Физика › 9 класс › Ядерные реакции

Тема 42Ядерные реакции. Сохранение зарядового и массового чисел

★★★

Термины темы — найди их в тексте:Ядерная реакциязарядовое числомассовое числоискусственные

Ядра можно не только наблюдать при распаде, но и превращать друг в друга, обстреливая их частицами.

Определение

Ядерная реакция — превращение атомных ядер при их взаимодействии с частицами или друг с другом.

Первую ядерную реакцию осуществил Резерфорд в 1919 году. Облучая азот альфа-частицами, он получил кислород и протон:

{}^{14}_{7}\mathrm{N}+{}^{4}_{2}\mathrm{He}\to{}^{17}_{8}\mathrm{O}+{}^{1}_{1}p.

Законы сохранения в ядерных реакциях

В ядерных реакциях сохраняются:

зарядовое число — сумма нижних чисел слева равна сумме справа;
массовое число — сумма верхних чисел слева равна сумме справа.

Проверим реакцию Резерфорда: $14+4=17+1$ и $7+2=8+1$ — всё сходится.

Как обозначают частицы:

Частица	Обозначение
протон	${}^{1}_{1}p$
нейтрон	${}^{1}_{0}n$
альфа-частица	${}^{4}_{2}\mathrm{He}$
электрон	${}^{\ 0}_{-1}e$
гамма-квант	$\gamma$

Реакция, в которой Чедвик открыл нейтрон (1932):

{}^{9}_{4}\mathrm{Be}+{}^{4}_{2}\mathrm{He}\to{}^{12}_{6}\mathrm{C}+{}^{1}_{0}n.

Опыты с бериллием: из-под альфа-частиц вылетают нейтроны, они проходят даже свинцовую пластину Иллюстрация: light-fizika.ru

Ядерные реакции идут с выделением или с поглощением энергии. В 1934 году Ирен и Фредерик Жолио-Кюри впервые получили искусственные радиоактивные изотопы. Сегодня в ускорителях и реакторах получают даже новые сверхтяжёлые элементы.

Пример решения

Допишите реакцию: ${}^{27}_{13}\mathrm{Al}+{}^{1}_{0}n\to{}^{4}_{2}\mathrm{He}+\ ?$

Массовые числа: $27+1=4+A$ , $A=24$ . Зарядовые: $13+0=2+Z$ , $Z=11$ . Это натрий ${}^{24}_{11}\mathrm{Na}$ .

Образ для запоминания

Ядерная реакция — «бухгалтерия с двумя столбцами»: верхние числа (нуклоны) и нижние числа (заряды) слева и справа должны сойтись до единицы.

⚗ Мини-опыт

Допишите ядерные реакции: выберите недостающую частицу так, чтобы сошлись суммы массовых и зарядовых чисел. Сколько реакций вы решите с первой попытки?

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Что сохраняется в ядерных реакциях?

Суммы верхних и нижних чисел слева и справа равны.

2Какую частицу обозначают

{}^{1}_{0}n

Заряд 0, массовое число 1.

3Кто осуществил первую ядерную реакцию?

Он превратил азот в кислород.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

Допишите реакцию: ${}^{7}_{3}\mathrm{Li}+{}^{1}_{1}p\to{}^{4}_{2}\mathrm{He}+\ ?$
Ответ
$A=7+1-4=4$ , $Z=3+1-2=2$ — ещё одна альфа-частица ${}^{4}_{2}\mathrm{He}$ .
Как получилось?
Допишите реакцию: ${}^{14}_{7}\mathrm{N}+{}^{1}_{0}n\to{}^{14}_{6}\mathrm{C}+\ ?$
Ответ
${}^{1}_{1}p$ — протон.
Как получилось?
Что такое ядерная реакция?
Ответ
Превращение ядер при их взаимодействии с частицами или друг с другом.
Как получилось?
Как обозначают альфа-частицу и электрон?
Ответ
${}^{4}_{2}\mathrm{He}$ и ${}^{\ 0}_{-1}e$ .
Как получилось?
Проверьте реакцию: ${}^{9}_{4}\mathrm{Be}+{}^{4}_{2}\mathrm{He}\to{}^{12}_{6}\mathrm{C}+{}^{1}_{0}n$ .
Ответ
$9+4=12+1$ , $4+2=6+0$ — законы сохранения выполняются.
Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

Ядро ${}^{239}_{93}\mathrm{Np}$ испытывает бета-распад. Какое ядро образуется?
Ответ
${}^{239}_{94}\mathrm{Pu}$ — плутоний.
Как получилось?
Ядро бора ${}^{10}_{5}\mathrm{B}$ захватило нейтрон и выбросило альфа-частицу. Какое ядро образовалось?
Ответ
$A=10+1-4=7$ , $Z=5-2=3$ : литий ${}^{7}_{3}\mathrm{Li}$ .
Как получилось?
Какое ядро получится, если уран ${}^{238}_{92}\mathrm{U}$ захватит нейтрон, а затем испытает два бета-распада?
Ответ
${}^{239}_{92}\mathrm{U}\to{}^{239}_{93}\mathrm{Np}\to{}^{239}_{94}\mathrm{Pu}$ — плутоний-239.
Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Ядерная реакция

Превращение атомных ядер при их взаимодействии с частицами или друг с другом.

Законы сохранения в ядерных реакциях

Суммы зарядовых и массовых чисел слева и справа равны.

Первая ядерная реакция

Резерфорд, 1919: азот + альфа-частица → кислород + протон.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.