Из каких частиц состоит атомное ядро? Варианты: Из протонов и электронов; Из электронов и нейтронов; Только из протонов; Из протонов и нейтронов.

Из протонов и нейтронов

Что показывает зарядовое число Z? Варианты: Число нейтронов в ядре; Число нуклонов в ядре; Число протонов в ядре; Массу ядра в граммах.

Число протонов в ядре

Что показывает массовое число A? Варианты: Общее число нуклонов (протонов и нейтронов); Только число протонов; Только число нейтронов; Число электронов.

Общее число нуклонов (протонов и нейтронов)

Как изменяется ядро при α-распаде? Варианты: Массовое число не меняется, зарядовое растёт на 1; Массовое число уменьшается на 4, зарядовое — на 2; Оба числа не меняются; Массовое число уменьшается на 2, зарядовое — на 4.

Массовое число уменьшается на 4, зарядовое — на 2

Как изменяется ядро при β-распаде? Варианты: Массовое число уменьшается на 4; Оба числа увеличиваются на 1; Зарядовое число уменьшается на 1; Массовое число не меняется, зарядовое увеличивается на 1.

Массовое число не меняется, зарядовое увеличивается на 1

Что называют периодом полураспада? Варианты: Время жизни одного ядра; Время, за которое масса вещества удваивается; Время, за которое распадается половина имеющихся ядер; Время полного распада вещества.

Время, за которое распадается половина имеющихся ядер

Тема 10 · Физика

Строение атома и атомного ядра

Состав ядра, α- и β-распад, ядерные реакции, период полураспада. 100 заданий на отработку.

Родителю: как помочь с темой «Строение атома и атомного ядра»

В теме 8 подтем: Состав атомного ядра, Альфа-распад, Бета-распад, Ядерные реакции, Период полураспада, Время по числу распадов, Радиоактивные излучения, Строение атома и ядра.

Попросите ребёнка открыть теорию и за 2–3 минуты своими словами рассказать вам главное.
Затем 10 заданий во вкладке «Практика»: смотрите не на скорость, а на точность — и на то, где понадобилась подсказка.
Ошибки не решайте за него: разберите пошаговое решение вместе и вернитесь к ним через день-два.

Кабинет родителя: что проходят, проверочные, результат ребёнка по ссылке →

Радиоактивный распад и период полураспада — интерактивная модельзапустите тысячу ядер и посмотрите, сколько останется через два периодаОткрыть →

Решено

Правильно

Точность

Простыми словами

Если бы атом увеличить до размеров стадиона, ядро было бы горошиной в центре поля — но в этой «горошине» почти вся масса атома. Некоторые ядра неустойчивы и сами собой распадаются, выбрасывая частицы, — это радиоактивность.

Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц привели к планетарной модели: в центре — маленькое положительное ядро, вокруг — электроны. Ядро состоит из нуклонов: протонов ( $p$ , заряд $+ e$ ) и нейтронов ( $n$ , заряда нет). Нуклоны удерживает ядерное (сильное) взаимодействие; оно действует только на очень малых расстояниях.

Обозначение ядра

_{Z}^{A} X N = A - Z

ядро элемента X

Буква	Название	Что показывает
$Z$ (внизу)	зарядовое число	число протонов = номер элемента в таблице Менделеева = число электронов в нейтральном атоме
$A$ (вверху)	массовое число	число нуклонов (протонов + нейтронов)
$N$	—	число нейтронов: $N = A - Z$

$_{4}^{9} Be$ : протонов $Z = 4$ , нейтронов $N = 9 - 4 = 5$ . В $_{2}^{4} He$ — 2 протона и 2 нейтрона.

Изотопы — атомы одного элемента (одинаковое $Z$ ) с разным числом нейтронов (разное $A$ ): $_{6}^{12} C$ и $_{6}^{14} C$ .

Радиоактивные излучения

Радиоактивность открыл Анри Беккерель (1896) — по излучению солей урана. Излучение в магнитном поле разделяется на три вида:

Вид	Что это	Заряд	Что задерживает
$α$	поток ядер гелия $_{2}^{4} He$	$+ 2 e$	лист бумаги
$β$	поток электронов $_{- 1}^{0} e$	$- e$	тонкий лист металла (алюминий в несколько мм)
$γ$	электромагнитные волны очень малой длины	$0$	толстый слой свинца, бетона — самая проникающая

Правила смещения и ядерные реакции

В любой ядерной реакции сохраняются сумма массовых чисел (верхних) и сумма зарядовых чисел (нижних).

_{Z}^{A} X \to_{Z - 2}^{A - 4} Y +_{2}^{4} He

α-распад: A уменьшается на 4, Z — на 2

_{Z}^{A} X \to_{Z + 1}^{A} Y +_{- 1}^{0} e

β-распад: A не меняется, Z увеличивается на 1

α-распад $_{92}^{238} U$ : $A = 238 - 4 = 234$ , $Z = 92 - 2 = 90$ (торий).
β-распад $_{6}^{14} C$ : $Z = 6 + 1 = 7$ (азот), $A = 14$ .
β-распад $_{38}^{90} Sr$ : новое ядро $A = 90$ , $Z = 39$ ; нейтронов $90 - 39 = 51$ .

$_{7}^{14} N +_{2}^{4} He \to_{8}^{17} O +_{Z}^{A} X$

Верх: $14 + 4 = 17 + A$ → $A = 1$ .
Низ: $7 + 2 = 8 + Z$ → $Z = 1$ . Это протон $_{1}^{1} p$ (так Резерфорд открыл протон).

В реакции $_{4}^{9} Be +_{2}^{4} He \to_{6}^{12} C +_{Z}^{A} X$ получаем $A = 1$ , $Z = 0$ — нейтрон $_{0}^{1} n$ (так Чедвик открыл нейтрон).

При β-распаде электрон вылетает из ядра: нейтрон превращается в протон. Поэтому $Z$ растёт на 1, а число нейтронов уменьшается на 1.

Период полураспада

Период полураспада $T$ — время, за которое распадается половина имеющихся радиоактивных ядер.

N = \frac{N _{0}}{2 ^{k}}, k = \frac{t}{T}

закон радиоактивного распада

где $N_{0}$ — начальное число ядер; $N$ — число нераспавшихся ядер через время $t$ ; $k$ — сколько периодов прошло.

За каждый период полураспада число ядер уменьшается вдвое

$N_{0} = 3200$ , $T = 20$ сут, $t = 80$ сут: $k = \frac{80}{20} = 4$ , $N = \frac{3200}{2 ^{4}} = \frac{3200}{16} = 200$ .
Обратная задача: было 800, осталось 50, $T = 30$ ч. $\frac{800}{50} = 16 = 2^{4}$ → $k = 4$ , $t = 4 \cdot 30 = 120$ ч.

За два периода распадается не «всё», а $\frac{3}{4}$ ядер: остаётся $\frac{1}{2} \cdot \frac{1}{2} = \frac{1}{4}$ .

Делите пополам «по шагам»: 3200 → 1600 → 800 → 400 → 200. Число шагов — это $k$ .

Ядерные силы, энергия связи, деление

Нейтрон заряда не имеет, протон заряжен положительно ( $+ 1$ элементарный заряд). Протоны отталкиваются, но ядро не разлетается: нуклоны удерживают ядерные силы — очень сильное притяжение, действующее только на малых расстояниях (порядка размеров ядра).
Энергия связи ядра — энергия, которую нужно затратить, чтобы полностью расщепить ядро на отдельные нуклоны.
При радиоактивном распаде (α или β) меняется $Z$ , поэтому ядро превращается в ядро другого химического элемента.
В магнитном поле α- и β-лучи отклоняются в разные стороны (заряды разного знака), а γ-излучение не отклоняется: это электромагнитные волны, заряда у них нет.
Деление ядра урана: захватив нейтрон, ядро $_{92}^{235} U$ делится на два осколка, при этом вылетают 2–3 нейтрона и выделяется большая энергия. Новые нейтроны делят следующие ядра — так идёт цепная реакция (на ней работает ядерный реактор).

Посмотреть и посчитать

Модели

Ядерные реакции и энергия связи Счётчик Гейгера и статистика отсчётов

Серия: 0

Где это пригодится: ОГЭ и ЕГЭ — 3 заданияЗадания экзаменов 9 и 11 класса, которые опираются на этот материал — нажмите, чтобы раскрыть список

ОГЭ, задание 11: Расчёт: квантовые явления1 балл · базовый уровень · 4 минутыОткрыть →ОГЭ, задание 13: Изменение величин: электромагнитные и квантовые явления2 балла · базовый уровень · 5 минутОткрыть →ЕГЭ, задание 16: Квантовая физика1 балл · базовый уровень · 5 минутОткрыть →