Атомная физика — один из труднейших разделов экзамена, а задания по этой теме кочуют из варианта в вариант каждый год. Не пугаемся! Для решения заданий ОГЭ на радиоактивность, распады и ядерные реакции нужно знать лишь самые базовые понятия. Из этой статьи вы узнаете все необходимое — атомная физика на ОГЭ обязательно вам покорится!
В этой статье:
Какие частицы необходимо помнить для сдачи ОГЭКакие ядерные распады нужно знатьАльфа-распадИзотопыБета-распадГамма-распадЯдерные реакцииАтомная физика на ОГЭ: что нужно запомнить
Какие частицы необходимо помнить для сдачи ОГЭ
Чтобы перейти к практике и научиться решать хитрые задания, сначала нужно вспомнить теорию, связанную с ними.
Вспомним, что химические элементы обозначаются в виде , где
- X – название химического элемента
- А – массовое число, равное сумме протонов и нейтронов
- Z – зарядовое число, равное числу протонов в ядре
Давайте раз и навсегда узнаем, что скрывается за числами рядом с названием каждого элемента. Рассмотрим пример углерода:
- 6 — это порядковый номер и зарядовое число Z. Таким образом, в ядре атома углерода 6 протонов. Z=6.
- 12,011 — это атомная масса. Мы будем его округлять до 12 и называть массовым числом A, то есть суммой протонов и нейтронов. A=12.
- Получается, в ядре атома углерода 6 протонов и 6 нейтронов.
Какие ядерные распады нужно знать
На ОГЭ часто встречаются три типа распадов: альфа, бета и гамма.
Альфа-распад
α-распад — испускание ядром альфа-частицы. Что это такое? Все просто — так называют ядро атома гелия, то есть частицу из двух протонов и двух нейтронов.
- У нас был элемент X с массовым числом A и с зарядовым числом Z
- Атом испускает альфа-частицу с массовым числом=4 и зарядовым числом=2
- Мы получаем новый элемент с массовым числом=A-4 и зарядовым числом=Z-2
В α-распаде заряд уменьшается на 2, а масса уменьшается на 4.
Самостоятельно подготовиться к ОГЭ непросто. На то, чтобы разобраться со всеми темами, понадобится много времени. Но и это не решит проблему! Например, если вы запомнили какое-то решение из интернета, а оно оказалось неправильным, можно на пустом месте потерять баллы. Если хотите научиться решать все задания ОГЭ по физике, обратите внимание на онлайн-курсы MAXIMUM! Наши специалисты уже проанализировали сотни вариантов ОГЭ и подготовили для вас вас максимально полезные занятия.
Приходите к нам на пробный урок! Вы узнаете всю структуру ОГЭ-2021, разберете сложные задания из первой части, получите полезные рекомендации и узнаете, как устроена подготовка к экзаменам в MAXIMUM. Все это абсолютно бесплатно!
Задача 1
Используя фрагмент Периодической системы элементов Д.И. Менделеева, представленный на рисунке, определите, какое ядро образуется в результате α-распада ядра нептуния-237.
Разбор
- Как мы говорили чуть выше, порядковый номер элемента — это, по совместительству, зарядовое число. То есть, количество протонов. Получается, в Нептунии 93 протона.
- У α-частицы количество протонов = 2.
- Посчитаем, чему равно зарядовое число нашего нового элемента: зарядовое число = 93-2 = 91. Взглянув на табличку, находим элемент под номером 91 — Протактиний.
Ответ: 1) Ядро протактиния
Изотопы
Теперь давай обратим внимание на массовые числа нептуния и протактиния. Отличаются ли они на массовое число альфа-частицы — на 4?
237-231=6
Время бить тревогу! Неужели мы что-то напутали и решили задачу неверно? Но нет, оказывается, мы все сделали правильно — ведь у протактиния более 15 изотопов.
Изотопы — это разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковое зарядовое число, но разные массовые числа.
Например, изотопы азота:
и
Задача 2
Ядро тория превратилось в ядро радия . Какую частицу испустило при этом ядро тория?
- нейтрон
- протон
- альфа-частицу
- бета-частицу
Разбор
- Сверху находится массовое число — масса частицы. Вычтем из массы Тория массу Радия: 230-226=4. Получили массу неизвестной частицы.
- Снизу находится зарядовое число — это заряд неизвестной частицы. Вычтем из заряда Тория заряд Радия: 90-88=2. Получили заряд неизвестной частицы.
- Итого: массовое число = 4. Зарядовое число = 2
- Взглянем на табличку самых распространенных частиц.
Вуаля! Наша незнакомка — это альфа-частица — частица с двумя протонами и двумя нейтронами.
Ответ: 3) альфа-частица
Бета-распад
β-распад — испускание ядром бета-частицы. Бета-частицей называют электрон. Посмотрим в списке основных частиц наверху, чему равны массовое и зарядовое число бета-частицы (электрона).
- У нас был элемент X с массовым числом A и с зарядовым числом Z
- Атом испускает бета-частицу с массовым числом=0 и зарядовым числом=-1
- Мы получаем новый элемент с прежним массовым числом=A и зарядовым числом=Z+1
В β-распаде заряд увеличивается на 1, а масса не меняется.
Задача 3
Изотоп криптона в результате серии распадов превратился изотоп молибдена . Сколько β-частиц было испущено в этой серии распадов?
Разбор
- Обозначим количество испущенных β-частиц за N
- Зарядовое число криптона до серии β-распадов равнялось 36
- Зарядовое число молибдена после серии β-распадов 42
- Тогда 42-36=6 β распадов
Ответ: было испущено 6 β распадов
Задача 4
Радиоактивный атом превратился в атом в результате цепочки альфа- и бета-распадов. Чему было равно число альфа- и бета-распадов?
Разбор
Эта задача требует максимальной концентрации — многие школьники ее решают неверно. Давайте разберем правильный подход к этой задаче.
- Для начала рассмотрим альфа-распады
- Добьемся, чтобы массовое число изменилось с 232 до 208. Для этого производим альфа-распады, вычитая 4 из массового числа и 2 из зарядового числа.
- Получили элемент с массовым числом=208 и зарядовым числом=78. Для этого мы произвели 6 альфа распадов.
- Теперь перейдем к бета-распадам. Бета-распады влияют только на зарядовое число.
- Добьемся того, чтобы зарядовое число изменилось с 78 до 82.
- Получили элемент с массовым числом = 208 и зарядовым числом = 82. Для этого мы произвели 4 бета распада.
Ответ: 6 альфа распадов и 4 бета распада.
Гамма-распад
γ-частицы — это излучение, а γ-распад — испускание ядром гамма-излучения. Пожалуй, это самый простой распад, потому что он ничего не меняет.
Элемент X до распада и элемент Y после распада — это одно и то же.
На ОГЭ ученики часто попадают в ловушки экзамена, считая, что γ-излучение меняет элемент. Но это совсем не так! Какой элемент был до гамма-распада, такой и останется.
При γ-распаде заряд и масса не меняются.
Ядерные реакции
Атомная физика на ОГЭ включает в себя не только распады, но и ядерные реакции. Ядерные реакции происходят при столкновении ядер или элементарных частиц с другими ядрами. В результате изменяется массовое и зарядовое число элементов, появляются новые частицы.
Во всех ядерных реакциях работает очень простой лайфхак: при протекании ядерной реакции сохраняется суммарное массовое число и суммарный заряд.
Сумма масс слева равна сумме масс справа: A1+A2=A3+A4.
Сумма зарядов слева равна сумме зарядов справа: Z1+Z2=Z3+Z4.
Сразу же закрепим эти правила на практике.
Задача 5
В результате столкновения ядра урана с частицей X произошло деление урана, описываемое реакцией:
Определите зарядовое и массовое числа частицы X, с которой столкнулось ядро урана.
Разбор
- Сначала разберемся с массовым числом. Используем лайфхак: то, что слева, равно тому, что справа.
- Также заметим, что у нас 3 нейтрона. Получается, нам нужно умножить массовое число нейтрона на 3.
- С гамма-частицей разобраться легко — как мы показали ранее, она ни на что не влияет.
A+235 = 133+139+3*1
Отсюда A=133+139+3-235=40
- Теперь настал черед зарядового числа.
Z+92 = 36+56+3*0
Отсюда Z=36+56+0-92=0
Ответ: получили элемент X c массовым числом 40 и зарядовым числом 0.
Атомная физика на ОГЭ: что нужно запомнить
- В α-распаде заряд уменьшается на 2, а масса уменьшается на 4.
- α-частица — это ядро атома гелия. α-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов.
- В β-распаде заряд увеличивается на 1, а масса не меняется.
- β-частица — это электрон.
- В γ-распаде заряд и масса не меняются.
- γ-частица — это порция электромагнитного излучения.
- Изотопы — это разновидности атомов (и ядер) какого либо химического элемента, которые имеют одинаковое зарядовое число, но разные массовые числа.
- В ядерных реакциях сохраняется суммарное массовое число и суммарный заряд.
Теперь вы знаете, как решать задания на ядерные распады и реакции! Надеюсь, атомная физика на ОГЭ стала для вас намного понятнее. Если хотите разобраться в остальных темах по физике и не только, обратите внимание на наши онлайн-курсы. Уже более 150 тысяч выпускников подготовились с нами к ОГЭ и ЕГЭ. Кстати, у меня на курсах MAXIMUM тоже можно поучиться! Приходите на бесплатный пробный урок, чтобы познакомиться с нашей образовательной системой и узнать массу полезного про ОГЭ.
Спасибо за объяснение! У нас в учебнике этой темы нет, а её объяснение на доп. занятиях я проболел. Без этой статьи и не разобрался бы.
Спасибо большое! Объяснение понятное, интересное, сразу запоминается)
у вас неправильно решено там где находится зарядовое число z+92=36+56+*0
Z+92=36+56+0
Z+92=92
Z=92-92
Z=0