1. Какими свойствами обладают радиоактивные вещества?
Радиоактивные вещества обладают следующими свойствами: они самопроизвольно испускают излучение (альфа-, бета- или гамма-лучи), при этом их ядра превращаются в ядра других элементов. Этот процесс сопровождается выделением энергии и не зависит от внешних условий (температуры, давления, химического состояния вещества).
2. Какую физическую величину называют периодом полураспада?
Периодом полураспада называют время, за которое распадается половина первоначального количества радиоактивных ядер. Он обозначается буквой T и является характеристикой каждого радиоактивного изотопа.
3. Запишите закон радиоактивного распада.
Закон радиоактивного распада выражается формулой: N = N₀ * e^(-λt), где N – количество оставшихся ядер, N₀ – начальное количество ядер, λ – постоянная распада, t – время.
4. Почему закон радиоактивного распада имеет статистический характер?
Закон радиоактивного распада имеет статистический характер, потому что невозможно точно предсказать момент распада каждого отдельного атома. Процесс носит вероятностный характер: чем больше радиоактивных ядер в веществе, тем точнее выполняется этот закон.
5. Какие химические элементы называют изотопами? Приведите примеры изотопов водорода.
Изотопами называют химические элементы, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов, то есть одинаковый атомный номер, но разную атомную массу.
Примеры изотопов водорода:
Протий (¹H) – 1 протон, 0 нейтронов. Дейтерий (²H) – 1 протон, 1 нейтрон. Тритий (³H) – 1 протон, 2 нейтрона.
6. Что происходит с ядром радиоактивного элемента: а) при его а-распаде; б) при его b-распаде?
При радиоактивном распаде ядро изменяется следующим образом: а) При альфа-распаде из ядра испускается альфа-частица (ядро гелия, состоящее из 2 протонов и 2 нейтронов), поэтому массовое число уменьшается на 4, а зарядовое число (номер элемента) – на 2. б) При бета-распаде нейтрон в ядре превращается в протон, испуская электрон (бета-частицу) и антинейтрино. В результате зарядовое число увеличивается на 1, а массовое число остается прежним.
1. Какие из известных вам законов сохранения выполняются при радиоактивном распаде?
Закон сохранения заряда: суммарный заряд до и после распада остается неизменным. Закон сохранения массы и энергии: полная энергия системы, включая массу покоя и кинетическую энергию частиц, остается постоянной. Закон сохранения импульса: сумма импульсов всех частиц до и после распада остается неизменной. Закон сохранения числа нуклонов: общее число протонов и нейтронов в системе сохраняется, если не происходит ядерных реакций с выбросом отдельных нуклонов.
2. Изменяется ли химическая природа элемента при испускании у-лучей его ядрами?
При испускании гамма-лучей химическая природа элемента не изменяется, так как этот процесс сопровождается только переходом ядра в более низкое энергетическое состояние без изменения числа протонов и нейтронов. Гамма-излучение представляет собой электромагнитные волны высокой энергии, а не выброс частиц, поэтому состав ядра остается прежним.
1. Какой элемент образуется в результате а-распада изотопа: а) 235 92U; б) 232 90Th; в) 226 88 Ra?
В результате α-распада образуется новый элемент с уменьшением массового числа на 4 и зарядового числа на 2:
а) 235 92U → 231 90Th б) 232 90Th → 228 88Ra в) 226 88Ra → 222 86Rn
2. Какой элемент образуется в результате р-распада изотопа: а) 209 82Pb; б) 14 6C; в) 24 11Na?
В результате β-распада число протонов увеличивается на 1, а число нейтронов уменьшается на 1:
а) 209 82Pb → 209 83Bi б) 14 6C → 14 7N в) 24 11Na → 24 12Mg
3. Во что превращается изотоп таллия 210 81Tl после трёх b-распадов и одного а-распада?
Три β-распада увеличивают зарядовое число на 3: 210 81Tl → 210 84Po Затем α-распад уменьшает массовое число на 4 и зарядовое на 2: 210 84Po → 206 82Pb
4. Ядро изотопа 211 83Bi образовалось из другого ядра после одного а- и одного b-распадов. Определите, что это за ядро.
При α-распаде массовое число уменьшается на 4, зарядовое на 2: 211 83Bi → 207 81Tl Затем β-распад увеличивает зарядовое число на 1: 207 81Tl → 207 82Pb Значит, исходное ядро — 207 82Pb.
5. Период полураспада изотопа иода 131 53I составляет 8 суток. Через какое время число атомов этого изотопа окажется в 100 раз меньше их начального числа?
Закон радиоактивного распада: N = N0 * (1/2)^(t/T). Нужно найти t, при котором N/N0 = 1/100: 1/100 = (1/2)^(t/8). Решая уравнение, получаем t = 8 * log2(100) ≈ 53 суток.
6. В сосуде имеются 25 • 10^6 атомов радия. Со сколькими из них произойдёт радиоактивный распад за одни сутки, если период полураспада радия равен 1620 лет?
Используем формулу N = N0 * (1 - 1/2^(t/T)): t = 1 сутки, T = 1620 лет, N0 = 25 * 10^6. Доля распавшихся атомов за сутки: 1 - 1/2^(1/1620) ≈ ln(2)/1620 ≈ 0.00043. N ≈ 25 * 10^6 * 0.00043 ≈ 10750 атомов.
7. В сосуде объёмом 1 дм3 находится 1 г трития при температуре 27 °С. За 12 лет половина ядер трития превращается в ядра гелия. Найдите давление в сосуде в конце этого срока.
По уравнению Менделеева-Клапейрона pV = nRT. n = 1 г / 3 г/моль = 1/3 моль. Через 12 лет останется 0.5/3 моль трития, и появится 0.5/3 моль гелия. Общее число молей газа останется 1/3 моль. p = (1/3 * 8.31 * 300) / 1 ≈ 830 Па.