Задание 63.1. а) Определите и впишите недостающие элементы ядерных реакций. 1) + \(_{0}^{1}n\) → \(_{55}^{137}Cs\) + \(_{38}^{95}Sr\) + 4\(_{0}^{1}n\) 2) + \(_{0}^{1}n\) → \(_{80}^{199}Hg\) → \(_{79}^{198}Au\) + б) Докажите, что записанные ядерные реакции верны. в) Какая из этих реакций является цепной? По каким признакам вы это определили? г) Как называли людей, мечтавших и пытавшихся реализовать другую из этих двух реакций (не являющуюся цепной)?

а) Определите и впишите недостающие элементы ядерных реакций.

Пошаговое решение:

1. 1)

   Определим недостающий элемент в первой реакции. Сумма массовых чисел слева должна быть равна сумме массовых чисел справа. Аналогично и для зарядов.

   Пусть недостающий элемент — \(_{Z}^{A}X\). Тогда:

   Массовое число: \(A + 1 = 137 + 95 + 4 \cdot 1\) => \(A = 137 + 95 + 4 - 1 = 235\)

   Заряд: \(Z + 0 = 55 + 38 + 4 \cdot 0\) => \(Z = 55 + 38 = 93\)

   Элемент с зарядом 93 — это нептуний (Np). Таким образом, недостающий элемент — \(_{93}^{235}Np\).

2. 2)

   Определим недостающий элемент во второй реакции. Аналогично, сумма массовых чисел и зарядов слева должна быть равна сумме массовых чисел и зарядов справа.

   Первая стадия реакции: \(_{Z}^{A}X + _{0}^{1}n \) → \(_{80}^{199}Hg\)

   Вторая стадия реакции: \(_{80}^{199}Hg \) → \(_{79}^{198}Au + _{Z'}^{A'}X'\)

   Рассмотрим вторую стадию, так как она более полная.

   Массовое число: \(199 = 198 + A'\) => \(A' = 199 - 198 = 1\)

   Заряд: \(80 = 79 + Z'\) => \(Z' = 80 - 79 = 1\)

   Элемент с зарядом 1 — это водород (H). Таким образом, недостающий элемент — \(_{1}^{1}H\).

   Теперь найдем недостающий элемент в начале первой стадии:

   Массовое число: \(A + 1 = 199\) => \(A = 199 - 1 = 198\)

   Заряд: \(Z + 0 = 80\) => \(Z = 80\)

   Элемент с массовым числом 198 и зарядом 80 — это ртуть (Hg). Таким образом, недостающий элемент — \(_{80}^{198}Hg\).

Ответ:

• 1) \(_{93}^{235}Np + _{0}^{1}n \) → \(_{55}^{137}Cs + _{38}^{95}Sr + 4 _{0}^{1}n\)
• 2) \(_{80}^{198}Hg + _{0}^{1}n \) → \(_{80}^{199}Hg \) → \(_{79}^{198}Au + _{1}^{1}H\)

б) Докажите, что записанные ядерные реакции верны.

Для доказательства верности ядерных реакций необходимо убедиться, что в каждой реакции сохраняются массовое число и электрический заряд (количество протонов).

• Для первой реакции: \(_{93}^{235}Np + _{0}^{1}n \) → \(_{55}^{137}Cs + _{38}^{95}Sr + 4 _{0}^{1}n\)
• Сумма массовых чисел слева: 235 + 1 = 236
• Сумма массовых чисел справа: 137 + 95 + 4 * 1 = 236
• Сумма зарядов слева: 93 + 0 = 93
• Сумма зарядов справа: 55 + 38 + 4 * 0 = 93

• Для второй реакции: \(_{80}^{198}Hg + _{0}^{1}n \) → \(_{80}^{199}Hg \) → \(_{79}^{198}Au + _{1}^{1}H\)
• Сумма массовых чисел слева: 198 + 1 = 199
• Сумма массовых чисел справа: 198 + 1 = 199
• Сумма зарядов слева: 80 + 0 = 80
• Сумма зарядов справа: 79 + 1 = 80

В обеих реакциях соблюдаются законы сохранения массового числа и заряда, что подтверждает их верность.

в) Какая из этих реакций является цепной? По каким признакам вы это определили?

Цепной реакцией является первая реакция, а именно: \(_{93}^{235}Np + _{0}^{1}n \) → \(_{55}^{137}Cs + _{38}^{95}Sr + 4 _{0}^{1}n\)

Признаки цепной реакции:

• Выделение нейтронов: В результате реакции высвобождается несколько нейтронов (в данном случае 4).
• Возможность продолжения реакции: Высвободившиеся нейтроны могут инициировать новые реакции с другими ядрами нептуния, поддерживая цепной процесс.

г) Как называли людей, мечтавших и пытавшихся реализовать другую из этих двух реакций (не являющуюся цепной)?

Людей, мечтавших и пытавшихся реализовать реакцию превращения одних элементов в другие (например, ртути в золото), называли алхимиками.