01 - Jądrowa budowa atomu.doc

Kurs przygotowawczy do egzaminu maturalnego z chemii

MODUŁ 1P

Jądrowa budowa atomu

poziom podstawowy

Liceum Ogólnokształcące i Liceum Profilowane w Resku

Układ okresowy pierwiastków chemicznych

1. PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ

1.       Dwie reakcje jądrowe, zachodzące w górnych warstwach atmosfery:

N + n → C + p                                           N + n → C +H

     stały się podstawą do opracowania metod określania wieku wykopalisk pochodzenia organicznego i ustalania wieku obiektów zawierających wodór, a także wieku wody w zamkniętych zbiornikach.

2.       Powstający podczas tych reakcji promieniotwórczy węgiel 14C – o okresie półtrwania ok. 5700 lat – zostaje utleniony do CO2 i wraz z węglem niepromieniotwórczym 12C krąży w przyrodzie. Równowaga, jaka się ustala w procesach oddychania i odżywiania organizmów, sprawia, że stężenie węgla w organizmach jest stałe, w tym również węgla 14C. W organizmach martwych, które nie mają możliwości uzupełniania węgla, z upływem czasu stężenie 14C ulega zmniejszeniu na skutek rozpadu promieniotwórczego. W przybliżeniu ustalono, że radioaktywny izotop 14C zanika po 10 okresach półtrwania. Oznaczając zawartość węgla 14C w próbce pochodzenia organicznego, można ustalić jej wiek.

3.       W niższych warstwach atmosfery, w wyniku reakcji jądrowych również powstaje promieniotwórczy izotop wodoru 3H – tryt o okresie półtrwania 12,3 lat. Tryt w reakcji z tlenem tworzy tzw. wodę trytowa, która w opadach przedostaje się do wód powierzchniowych. Szacuje się, że w wodzie będącej w naturalnym obiegu na jeden atom trytu przypada 1018 atomów wodoru. Gdy woda znajdzie się w zamkniętym zbiorniku, dopływ trytu zostaje przerwany i jego ilość się zmniejsza. W wyniku przemiany jądrowej tryt przechodzi w He.

Zadania do tekstu

1.       Ustal w jakim czasie promieniotwórczy izotop węgla 14C praktycznie zaniknie w obumarłych szczątkach roślinnych lub zwierzęcych.

2.       Sprawdź w dostępnych źródłach, jaki jest przybliżony wiek złóż węgla kamiennego oraz węgla brunatnego i ustal, czy złoża te zawierają węgiel promieniotwórczy 14C.

3.       Wyjaśnij, jakie znaczenie dla dokładności określenia wieku wykopalisk pochodzenia organicznego ma wzmożone w ostatnim stuleciu spalanie węgli kopalnych i paliw płynnych, zwiększające zawartość dwutlenku węgla w atmosferze.

4.       Oblicz, ile atomów trytu pozostanie po 37 latach w 50 dm3 wody umieszczonej w szczeknie zamkniętym naczyniu.

5.       Metoda z zastosowaniem promieniotwórczego trytu stosowana jest do oznaczania wieku win. Ustal, do ilu maksymalnie lat można określać wiek wina.

6.       Napisz równanie reakcji jądrowej zachodzącej podczas naturalnego rozpadu promieniotwórczego trytu.

ZADANIA MATURALNE

Zadanie 1.  (1 pkt)              Liczba cząstek elementarnych w atomie wynosi:

Zadanie 2.  (1pkt)              O izotopach  wiadomo, że:

Zadanie 3.  (2 pkt)              Liczba atomowa pierwiastka jest cztery razy większa od liczby atomowej berylu, a liczba masowa jego izotopu jest równa liczbie atomowej selenu. Podaj liczbę masową izotopu, liczbę atomową i symbol pierwiastka.

Zadanie 4.  (1 pkt) 

Liczba atomowa pewnego pierwiastka wynosi 53. Suma protonów, elektronów i neutronów zawartych w atomie tego pierwiastka jest równa 180. Podaj, ile wynosi liczba masowa tego pierwiastka.

Zadanie 5.  (2 pkt)              W podanym schemacie naturalnych przemian promieniotwórczych

brakujące liczby X, Y, Z to:               X = ..............                            Y = ..............                            Z = .................

Zadanie 6. (2 pkt)

Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny.

Th → ................. + α

Zadanie 7. (2 pkt)

Jednym z pierwiastków wykazujących promieniotwórczość naturalną jest rad. Napisz równania przemian promieniotwórczych, w których rad-223 emituje jedną cząstkę α, a rad-228 emituje jedną cząstkę β-.

Informacja do zadań 8. i 9.

              Dany jest zbiór nuklidów (I – V) opisanych ogólnym zapisem

Zadanie 8.  (1 pkt)              Z podanego zbioru nuklidów wybierz izotopy.

Zadanie 9.  (2 pkt)

              Zastępując ogólne symbole E symbolami właściwych pierwiastków, zapisz sumaryczne wzory związków chemicznych utworzonych z atomów:

              a)  II i V              b)  III i V.

Informacja do zadań 10. i 11.

W jednym z naturalnych szeregów promieniotwórczych występują m. in. trzy izotopy polony, których okresy półtrwania podano w nawiasach:

Zadanie 10  (1 pkt)

Podaj liczbę masową najtrwalszego izotopu polonu wybranego spośród  wymienionych powyżej.

Zadanie 11.  (2 pkt)              Podaj symbol, liczbę masową i liczbę atomową izotopu, który powstał z izotopu cząstki a.

Zadanie 12.  (2 pkt)

Jądro atomu pierwiastka A ma 16 protonów i 18 neutronów, a jądro atomu pierwiastka B ma 47 protonów i 62 neutrony. Podaj symbole chemiczne tych pierwiastków oraz ich liczby masowe.

Zadanie 13.  (1 pkt)              Produkt rozpadu Rn  to ....

a)  Pb,              b) Po,              c) Po              d) Fr.

...