Как решать ядерные реакции и записывать распады на ЕГЭ?
В атомной физике надо дописывать ядерные реакции и определять продукты распада (альфа, бета). Не понимаю, как находить недостающее ядро и что меняется при распадах. Как решать задачи на ядерные реакции и распады?
2 ответа
Все ядерные реакции решаются двумя законами сохранения. Записываем ядро как (A,Z)X, где A — массовое число (нуклоны), Z — зарядовое число (протоны).
Законы сохранения:
- Сохранение массового числа A (сумма верхних индексов слева = справа).
- Сохранение зарядового числа Z (сумма нижних индексов слева = справа).
Виды распадов:
- Альфа-распад: ядро испускает альфа-частицу (ядро гелия, A=4, Z=2). Массовое число падает на 4, заряд на 2:
(A,Z)X → (A−4, Z−2)Y + (4,2)He. - Бета-минус распад: нейтрон превращается в протон, вылетает электрон (A=0, Z=−1). A не меняется, Z растёт на 1:
(A,Z)X → (A, Z+1)Y + (0,−1)e. - Гамма-излучение: меняется только энергия, A и Z постоянны.
Как найти неизвестное ядро:
- Сложи все A и Z слева и справа от известных частиц.
- Недостающие A и Z дадут массовое и зарядовое число искомого ядра, по Z определишь элемент.
Пример (альфа-распад урана-238). (238,92)U → (234,90)Th + (4,2)He. Проверка: 238 = 234+4, 92 = 90+2. ✓
Частые ошибки:
- Забывают, что при бета-распаде заряд растёт (вылетает электрон, в ядре прибавляется протон).
- Путают индексы альфа-частицы (4 и 2) и направление изменения.
- Не проверяют баланс по обоим числам.
Памятка по сдвигу в таблице Менделеева: альфа-распад сдвигает элемент на 2 клетки НАЗАД (Z −2), бета-минус — на 1 клетку ВПЕРЁД (Z +1). Энергия реакции считается через дефект массы: Q = (масса до − масса после)·c², или в МэВ через множитель 931,5 на разность масс в а.е.м. Если Q > 0 — энергия выделяется (реакция идёт сама), если Q < 0 — нужно вложить энергию. Всегда проверяй баланс: сумма верхних индексов и сумма нижних должны совпадать слева и справа.