Ядерные реакции. Правила смещения
⚡ Физика · 9 класс
Законы сохранения заряда и массового числа и правила смещения при альфа- и бета-распадах.
Что такое ядерная реакция
Ядерная реакция — это превращение атомных ядер при их взаимодействии друг с другом или с элементарными частицами. В отличие от химических реакций, при которых атомы лишь перегруппировываются, в ядерных реакциях меняется состав самого ядра, и один химический элемент превращается в другой. При записи ядер используют обозначение ^A_Z X, где Z — зарядовое число, равное числу протонов и совпадающее с номером элемента в таблице Менделеева, а A — массовое число, равное сумме числа протонов и нейтронов в ядре. Именно ядерные реакции лежат в основе работы атомных электростанций и являются источником энергии звёзд.
Законы сохранения
Любая ядерная реакция, как и радиоактивный распад, подчиняется двум важнейшим законам сохранения, которые позволяют предсказать продукты реакции:
- Закон сохранения заряда: сумма зарядовых чисел всех частиц до реакции равна сумме зарядовых чисел после неё.
- Закон сохранения массового числа: сумма массовых чисел всех частиц до реакции равна их сумме после реакции.
Эти два правила надо обязательно проверять при составлении любого уравнения распада или реакции — они служат и подсказкой, и средством самоконтроля.
Правила смещения
Правила смещения, установленные Содди и Фаянсом, показывают, как меняется ядро при основных видах радиоактивного распада.
| Вид распада | Что вылетает из ядра | Как меняется ядро |
|---|---|---|
| Альфа-распад | ядро гелия ^4_2 He | зарядовое число уменьшается на 2, массовое — на 4 |
| Бета-распад | электрон ^0_-1 e | зарядовое число увеличивается на 1, массовое не меняется |
При альфа-распаде элемент смещается в таблице Менделеева на две клетки назад, а при бета-распаде — на одну клетку вперёд. Бета-частица возникает оттого, что нейтрон в ядре превращается в протон.
Разбор примера
Запишем альфа-распад радия. Ядро радия имеет зарядовое число 88 и массовое число 226. После вылета альфа-частицы получим новое ядро:
^226_88 Ra -> ^222_86 Rn + ^4_2 He.Проверим оба закона сохранения. По заряду: 88 равно 86 плюс 2 — верно. По массовому числу: 226 равно 222 плюс 4 — тоже верно. Образовался газ радон. Если бы вместо альфа-распада произошёл бета-распад, массовое число осталось бы прежним, а зарядовое увеличилось бы на единицу, и получился бы элемент со следующим порядковым номером.
Частые ошибки: при бета-распаде уменьшают массовое число, хотя оно не меняется; забывают проверить сразу оба закона сохранения; путают, в какую сторону смещается элемент при альфа- и бета-распадах.
Кратко о главном
- Ядерная реакция меняет состав ядра и превращает один элемент в другой.
- В реакциях сохраняются суммарный заряд и суммарное массовое число.
- При альфа-распаде зарядовое число уменьшается на 2, массовое — на 4.
- При бета-распаде зарядовое число увеличивается на 1, массовое не меняется.
- Правила смещения помогают предсказать продукт распада.