2.2.2. Изотопы и радиоактивные превращения
160. Каков состав ядер изотопов 16O и 17O, 3He и 4He?
161. Химический элемент состоит из двух изотопов. Ядро первого изотопа содержит 10 протонов и 10 нейтронов. В ядре второго изотопа нейтронов на 2 больше. На 9 атомов более легкого изотопа приходится один атом более тяжелого изотопа. Вычислите среднюю атомную массу элемента.
162. Изотоп бериллия 9Be, поглощая одну -частицу и испуская нейтрон, превращается в изотоп другого элемента. Какой элемент образуется? Напишите уравнение ядерной реакции.
163. Атомы урана 238U испускают -частицы. Получающиеся при этом атомы другого элемента испускают -частицы, при этом образуются атомы нового элемента, испускающие -частицы. Определите, изотоп какого элемента образуется в результате этих трех последовательных превращений.
164. Первой в истории искусственной ядерной реакцией была реакция изотопа 14N с -частицами, получаемыми при распаде 210Po. В результате ядерной реакции азот превратился в изотоп кислорода 17O. Напишите уравнения происходящих ядерных превращений.
165. Элемент медь имеет относительную атомную массу 63,55 и содержит атомы с массовыми числами 63 и 65. Вычислите по этим данным процентный состав природного образца меди, содержащего указанные изотопы.
166. Приведите пример использования изотопов для выяснения механизма органической реакции или решения проблемы, имеющей значение для медицины и технологии.
167. Изотоп 137Cs имеет период полураспада 29,7 лет. 1 г этого изотопа прореагировал со взрывом с избытком воды. Каков период полураспада цезия в образовавшемся соединении? Ответ обоснуйте.
168. Через сколько лет количество радиоактивного стронция-90 (период полураспада — 27 лет), выпавшего с радиоактивными осадками в результате ядерного взрыва, станет менее 1,5% от того количества, которое было обнаружено в момент после ядерного взрыва ?
169. В методе меченых атомов радиоактивные изотопы используют для того, чтобы проследить “маршрут” некоторого элемента в организме. Так, пациенту с больной поджелудочной железой вводят препарат радиоактивного изотопа иода-131 (претерпевает -распад), что позволяет врачу проследить за прохождением иода по организму больного. Напишите уравнение радиоактивного распада и рассчитайте, через какое время количество радиоактивного иода, введенного в организм, уменьшится в 10 раз (период полураспада = 8 суток)?
170.
Сколько времени потребуется, чтобы три
четверти никеля превратились в медь по
реакции
если период полураспада изотопа
составляет 120 лет?
171. Как известно, радиоактивный изотоп углерода 14C широко используется для определения возраста предметов, образованных веществами органического происхождения (метод геохронологии, за разработку которого американский физико-химик У. Либби удостоен Нобелевской премии). Приведите уравнения радиоактивных превращений, позволяющих определить возраст предметов, в состав которых входит углерод.
172.
Для определения возраста предметов
органического происхождения в методе
геохронологии измеряют активность
-излучения
(число распадов в минуту) в расчете на
1 г содержащегося в нем углерода. Период
полураспада изотопа
равен 5730 лет. Установлено, что образцы
каменного угля из Кемеровской области
имеют -активность
7,5 распадов/мин в расчете на 1 г углерода.
Известно, что живая ткань, находящаяся
в контакте с атмосферой, имеет активность
15,3 распадов/мин в расчете на 1 г углерода.
По этим данным вычислите возраст залежей
угля.
173. Источником солнечной энергии служит следующая последовательность реакций ядерного синтеза:
1H + 1H 2H + + +
2H + 1H 3He +
3He + 3He 4He + 21H
где + означает позитрон (антиэлектрон), — нейтрино, — гамма-излучение. Напишите суммарное уравнение процесса "горения" водорода на Солнце. Рассчитайте, какая масса (в а.е.м.) теряется при образовании одного ядра атома гелия в этом процессе. Используя формулу Эйнштейна E = mc2, найдите, сколько энергии выделяется в данном процессе ядерного синтеза из 1 г водорода. Во сколько раз эта энергия больше, чем энергия, выделяющаяся при сгорании 1 г водорода в атмосфере кислорода? При расчетах используйте следующие данные: m(1H) = 1,00727, m(+) = 0,0005486, m(4He) = 4,00273 (массы выражены в а.е.м.), теплота образования жидкой воды 286 кДж/моль.