Интерактивный тренажер по физике. 9 класс.
Явление радиоактивности сопровождается самопроизвольным превращением нестабильных атомных ядер в ядра других химических элементов. В представленном тренажёре по физике для 9 класса рассматривается электронный бета-распад — процесс, при котором ядро испускает электрон. Эти интерактивные упражнения направлены на отработку правила смещения, согласно которому при бета-распаде массовое число изотопа остается неизменным, а зарядовое число (порядковый номер элемента) увеличивается на единицу.
A не изменяется.Z увеличивается на 1.Физический механизм этого явления заключается во внутриядерном превращении нейтрона в протон с испусканием электрона. Классическим примером служит бета-распад радиоуглерода: изотоп углерод-14 (с зарядовым числом 6) превращается в стабильный азот-14 (с зарядовым числом 7). Подобные задания на применение законов сохранения массового и зарядового чисел в ядерных реакциях могут встречаться в ОГЭ по физике.
Выберите символ, которым обозначается электрон (бета-частица) в уравнениях ядерных реакций. Вспомните значения массового и зарядового чисел для этой частицы.
Каким символом обозначается электрон?
Электрон имеет массовое число 0 и зарядовое число −1. Его символ: \( {}_{-1}^{0}\text{e} \).
Примечание: \( {}_{1}^{0}\text{e} \) — это позитрон (античастица электрона), \( {}_{2}^{4}\text{He} \) — альфа-частица, \( {}_{0}^{1}\text{n} \) — нейтрон, \( {}_{1}^{1}\text{p} \) — протон.
В символической записи частицы \( {}_{Z}^{A}\text{X} \) верхний индекс \( A \) обозначает массовое число, а нижний \( Z \) — зарядовое число.
Масса электрона ничтожно мала по сравнению с массой нуклонов, поэтому его массовое число принимают равным 0. Заряд электрона отрицательный и равен −1 элементарному заряду.
При бета-распаде ядра изменяются его зарядовое и массовое числа по определённому правилу — правилу смещения Содди. Ученики часто путают, какое именно число меняется и в какую сторону, особенно если смешивают бета-распад с альфа-распадом. Заполните пропуски в тексте, выбрав правильные варианты из выпадающих списков. Обратите внимание на то, что происходит внутри ядра при бета-распаде.
Что происходит при электронном бета-распаде (β−)?
Внутри ядра один нейтрон превращается в протон. При этом из ядра вылетает электрон (β−-частица) и антинейтрино.
Как это влияет на числа:
Сравните с альфа-распадом: при α-распаде из ядра вылетает α-частица (ядро гелия: 2 протона + 2 нейтрона), поэтому A уменьшается на 4, а Z — на 2. Не путайте!
Определите массовое и зарядовое числа дочерних ядер в предложенных уравнениях бета-распада. Запишите полученные значения в соответствующие поля.
1) \( 137 = A + 0 \Rightarrow A = 137 \)
\( 55 = Z - 1 \Rightarrow Z = 56 \)
2) \( 90 = A + 0 \Rightarrow A = 90 \)
\( 38 = Z - 1 \Rightarrow Z = 39 \)
Законы сохранения при ядерных реакциях:
Сумма массовых чисел (верхних индексов) до реакции равна сумме массовых чисел после реакции.
Сумма зарядовых чисел (нижних индексов) до реакции равна сумме зарядовых чисел после реакции.
Электрон имеет массовое число 0 и зарядовое число −1 (обозначается как \( \ce{^{0}_{-1}e} \)).
Сопоставьте исходные (материнские) ядра с продуктами их \(\beta^{-}\)-распада. Перетащите ядра в правой колонке так, чтобы каждое оказалось напротив соответствующего исходного ядра слева.
↕ Перетащите ответы справа, расположив каждый напротив соответствующего пункта
↕ Перетащите ответы снизу, расставив их в том же порядке, что и пункты выше
Вы правильно применили правило смещения: при электронном бета-распаде один из нейтронов в ядре превращается в протон, поэтому заряд ядра увеличивается на 1, а общая масса нуклонов остаётся неизменной.
Правило смещения Содди:
При испускании электрона (\(\beta^{-}\)-частицы) массовое число ядра не изменяется, а зарядовое число увеличивается на единицу:
Перед вами два уравнения бета-распада (β⁻-распада). В каждом уравнении допущена одна числовая ошибка в индексах дочернего ядра. Проверьте выполнение законов сохранения массового числа и зарядового числа. Найдите неверные числа и исправьте их. Будьте внимательны: не все числа содержат ошибку — некоторые индексы записаны правильно.
Уравнение 1: \( {}^{24}_{11}\text{Na} \rightarrow {}^{24}_{12}\text{Mg} + {}^{0}_{-1}e \)
Массовое число: 24 = 24 + 0 ✓
Зарядовое число: 11 = 12 + (−1) ✓
Уравнение 2: \( {}^{234}_{90}\text{Th} \rightarrow {}^{234}_{91}\text{Pa} + {}^{0}_{-1}e \)
Массовое число: 234 = 234 + 0 ✓
Зарядовое число: 90 = 91 + (−1) ✓
Законы сохранения при ядерных реакциях:
1) Закон сохранения массового числа (A): сумма массовых чисел до реакции равна сумме массовых чисел после реакции.
2) Закон сохранения зарядового числа (Z): сумма зарядовых чисел до реакции равна сумме зарядовых чисел после реакции.
При β⁻-распаде ядро испускает электрон (заряд −1, масса 0). Значит:
• Массовое число дочернего ядра равно массовому числу материнского.
• Зарядовое число дочернего ядра на 1 больше, чем у материнского.
Алгоритм проверки:
• Запишите баланс для A: слева = справа?
• Запишите баланс для Z: слева = справа?
• Если баланс не сходится — найдите, какое число нужно изменить.
Перед вами уравнения различных ядерных реакций. Найдите и выделите кликом все уравнения, которые описывают электронный бета-распад. Обратите внимание не только на участвующие частицы, но и на то, поглощаются они или испускаются.
Нажмите на уравнение, чтобы выбрать его. Нажмите ещё раз для отмены.
Электронный бета-распад (\( \beta^- \)-распад) — это вид радиоактивного распада, при котором атомное ядро самопроизвольно испускает электрон.
Обозначение электрона: \( \ce{^{0}_{-1}e} \)
Так как электрон испускается, в уравнении реакции он должен находиться справа от стрелки (в продуктах реакции).
При бета-распаде массовое число ядра не изменяется, а зарядовое число увеличивается на 1.
Закрепите знания о правилах смещения при бета-распаде. Вам предстоит восстанавливать уравнения ядерных реакций, находить неизвестные массовые и зарядовые числа, а также определять состав ядер. Помните законы сохранения: суммы массовых и зарядовых чисел до и после реакции должны быть равны.