5. Дописать реакции: 14/7 N + 4/2 He -> 17/8 O + 1/1 H 3/2 He -> 4/2 He + 1/1 p 226/88 Ra -> ... + 4/2 He + 4/2 He

Question

Вопрос:

5. Дописать реакции: 14/7 N + 4/2 He -> 17/8 O + 1/1 H 3/2 He -> 4/2 He + 1/1 p 226/88 Ra -> ... + 4/2 He + 4/2 He

Ответ:

ФИО:Телефон:Емаил:Полное описание сути нарушения прав (почему распространение данной информации запрещено Правообладателем):

Accepted Answer

Решение:

Задание заключается в дописывании ядерных реакций. Для этого необходимо соблюдать законы сохранения массовых чисел (верхний индекс) и зарядовых чисел (нижний индекс).

Первая реакция:
$ ^{14}_{7}\text{N} + ^{4}_{2}\text{He} \rightarrow ^{17}_{8}\text{O} + ? $
Сумма массовых чисел слева: $ 14 + 4 = 18 $.
Сумма массовых чисел справа: $ 17 + x $, где $ x $ — массовое число неизвестной частицы.
$ 18 = 17 + x $ $\Rightarrow$ $ x = 1 $.
Сумма зарядовых чисел слева: $ 7 + 2 = 9 $.
Сумма зарядовых чисел справа: $ 8 + y $, где $ y $ — зарядовое число неизвестной частицы.
$ 9 = 8 + y $ $\Rightarrow$ $ y = 1 $.
Частица с массовым числом 1 и зарядовым числом 1 — это протон $ ^{1}_{1}\text{p} $.
Реакция: $ ^{14}_{7}\text{N} + ^{4}_{2}\text{He} \rightarrow ^{17}_{8}\text{O} + ^{1}_{1}\text{p} $
Вторая реакция:
$ ^{3}_{2}\text{He} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ? $
Сумма массовых чисел слева: $ 3 $.
Сумма массовых чисел справа: $ 4 + x $.
$ 3 = 4 + x $ $\Rightarrow$ $ x = -1 $.
Сумма зарядовых чисел слева: $ 2 $.
Сумма зарядовых чисел справа: $ 2 + y $.
$ 2 = 2 + y $ $\Rightarrow$ $ y = 0 $.
Частица с массовым числом -1 и зарядовым числом 0 — это позитрон (антиэлектрон) $ ^{0}_{-1}\beta $ или $ ^{0}_{1}e^{+} $. Но здесь, учитывая контекст, скорее всего, имелось в виду распад, где теряется частица, например, нейтрон. Однако, строго по законам сохранения, это позитрон. Если предположить, что вторая частица — альфа-частица $ ^{4}_{2}\text{He} $ , то первая частица должна быть $ ^{3}_{2}\text{He} $. Тогда реакция не сбалансирована. Если же $ ^{3}_{2}\text{He} $ — это начальная частица, а $ ^{4}_{2}\text{He} $ — один из продуктов, то для сохранения массы и заряда, вторая частица должна быть $ ^{ -1}_{0}\nu $ (нейтрино) или нейтрон, но массовое число не сходится. Предполагая, что в задании опечатка и имеется в виду: $ ^{3}_{2}\text{He} + ^{1}_{1}\text{p} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ? $, тогда $ ? = ^{0}_{0}\gamma $ (фотон).
Если же реакция такая, как написана: $ ^{3}_{2}\text{He} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ? $, то сохранение массы нарушено. В данном случае, предполагаем, что в задании опечатка. Однако, если следовать условию, то для сохранения заряда $ y=0 $ и для сохранения массы $ x = 3-4 = -1 $. Это может быть позитронный распад, где $ ^{3}_{2}\text{He} $ превращается в $ ^{3}_{1}\text{H} $ с испусканием позитрона $ ^{0}_{1}e^{+} $. Но в данном случае $ ^{4}_{2}\text{He} $ присутствует.
Принимая как есть, ища сохранение заряда: $ 2 = 2 + y \Rightarrow y = 0 $. Для сохранения массы: $ 3 = 4 + x \Rightarrow x = -1 $. Это невозможно для реальных частиц.
Исходя из типичных ядерных реакций, скорее всего, имелось в виду: $ ^{3}_{2}\text{He} + ^{1}_{1}\text{p} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} $. Но тогда не дописано.
Если же в первой реакции произошла ошибка и $ ^{3}_{2}\text{He} $ — это продукт, то первая реакция: $ ^{14}_{7}\text{N} + ^{1}_{1}\text{p} \rightarrow ^{14}_{8}\text{O} + ? $ → $ ? = ^{1}_{0}\text{n} $.
Учитывая, что в задании написано, и наиболее вероятный вариант для школьного уровня: $ ^{3}_{2}\text{He} + ^{1}_{1}\text{p} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ^{0}_{0}\gamma $. Но вторая частица есть.
Наиболее вероятная интерпретация второй реакции: $ ^{3}_{2}\text{He} + ^{?}_{?}\text{X} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ^{1}_{1}\text{p} $. Тогда $ ?_{X} = ^{2}_{1}\text{H} $ (дейтерий).
Однако, если смотреть на написанное, то: $ ^{3}_{2}\text{He} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ? $. Это невозможно.
Предположим, что это альфа-распад ядра гелия-3, что некорректно.
Наиболее вероятное исправление: $ ^{3}_{2}\text{He} + ^{1}_{1}\text{p} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} $ (без продуктов).
Если же рассматривать как есть, то: $ ^{3}_{2}\text{He} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ^{0}_{0}\gamma $ - неверно.
$ ^{3}_{2}\text{He} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ^{1}_{1}\text{p} + ^{0}_{-1}\beta $ - неверно.
Будем считать, что это опечатка и реакция выглядит так: $ ^{3}_{2}\text{He} + ^{1}_{1}\text{p} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} $. В этом случае, продукт не указан.
Если же $ ^{4}_{2}\text{He} $ - один из продуктов, то: $ ^{3}_{2}\text{He} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ^{x}_{y}Z $. Тогда $ 3 = 4 + x \Rightarrow x = -1 $ и $ 2 = 2 + y \Rightarrow y = 0 $. Это невозможно.
Исходя из написанного, наиболее близкое к реальности (но все еще некорректное) в контексте школьной программы: $ ^{3}_{2}\text{He} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ^{0}_{0}\gamma $. Но это не соответствует правилам.
Пропустим вторую реакцию из-за некорректности.
Предположим, что вторая реакция: $ ^{3}_{2}\text{He} + ^{1}_{1}\text{p} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} $. Продукт не дописан.
Если считать, что $ ^{3}_{2}\text{He} $ является реагентом, а $ ^{4}_{2}\text{He} $ продуктом, то: $ ^{3}_{2}\text{He} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ? $ - это невозможно.
Сделаем предположение, что это реакция синтеза: $ ^{3}_{2}\text{He} + ^{1}_{1}\text{p} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} $. Тогда продукт указан неверно.
Далее, если мы игнорируем первые две реакции и смотрим на третью:
$ ^{226}_{88}\text{Ra} \rightarrow ? + ^{4}_{2}\text{He} + ^{4}_{2}\text{He} $
Сумма массовых чисел продуктов: $ x + 4 + 4 $.
Сумма массовых чисел реагентов: $ 226 $.
$ 226 = x + 8 $ $\Rightarrow$ $ x = 218 $.
Сумма зарядовых чисел продуктов: $ y + 2 + 2 $.
Сумма зарядовых чисел реагентов: $ 88 $.
$ 88 = y + 4 $ $\Rightarrow$ $ y = 84 $.
Элемент с зарядовым числом 84 — это полоний (Po).
Реакция: $ ^{226}_{88}\text{Ra} \rightarrow ^{218}_{84}\text{Po} + ^{4}_{2}\text{He} + ^{4}_{2}\text{He} $.

Ответ:
1. $$^{14}_{7}\text{N} + ^{4}_{2}\text{He} \rightarrow ^{17}_{8}\text{O} + ^{1}_{1}\text{p}
2. (реакция некорректна в заданном виде)
3. $$^{226}_{88}$\text{Ra}$ $\rightarrow$ ^{218}_{84}$\text{Po}$ + 2 ^{4}_{2}$\text{He}$