Reacções nucleares (problemas). Reações nucleares (problemas) Como explicar a estabilidade dos núcleos atômicos

1. Liste várias reações nucleares nas quais o isótopo 8 Be pode ser formado.

2. Qual é a energia cinética mínima no sistema de laboratório T min que um nêutron deve ter para que a reação 16 O(n,α) 13 C seja possível?

3. A reação 6 Li(d,α) 4 He é endotérmica ou exotérmica? As energias específicas de ligação dos núcleos em MeV são dadas: ε(d) = 1,11; ε() = 7,08; ε(6 Li) = 5,33.

4. Determine os limiares Tpore para reações de fotodesintegração de 12 C.

1. γ + 12 C → 11 C + n
2. γ + 12 C → 11 B + p
3. γ + 14 C → 12 C + n + n

5. Determine os limiares de reação: 7 Li(p,α) 4 He e 7 Li(p,γ) 8 Be.

6. Determine a energia mínima que um próton deve ter para tornar possível a reação p + d → p + p + n. As massas em excesso são dadas. Δ(1 H) = 7,289 MeV, Δ(2 H) = 13,136 MeV,
Δ(n) = 8,071 MeV.

7. As reações são possíveis?

1. α + 7 Li → 10 B + n;
2. α + 12 C → 14 N + d

sob a influência de partículas α com energia cinética T = 10 MeV?

8. Identifique a partícula X e calcule as energias de reação Q nos seguintes casos:

1. 35 Cl + X → 32 S + α;	4. 23 Na + p → 20 Ne + X;
2. 10 B + X → 7 Li + α;	5. 23 Na + d → 24 Mg + X;
3. 7Li + X → 7Be + n;	6. 23 Na + d → 24 Na + X.

9. Qual é a energia mínima T min que um dêuteron deve ter para excitar um estado com uma energia E exc = 1,75 MeV como resultado do espalhamento inelástico em um núcleo de 10 B?

10. Calcule o limiar da reação: 14 N + α → 17 O + p, em dois casos, se a partícula incidente for:
1) partícula α,
2) Núcleo 14 N. Energia de reação Q = 1,18 MeV. Explique o resultado.

1. d(p,γ) 3 Ele;	5. 32S(γ,p) 31P;
2. d(d, 3He)n;	6. 32 (γ,n) 31 S;
3. 7Li(p,n) 7Be;	7. 32S(γ,α)28Si;
4. 3 Ele(α,γ) 7 Seja;	8. 4He(α,p) 7Li;

12. Quais núcleos podem ser formados como resultado de reações sob a ação de: 1) prótons com energia de 10 MeV em um alvo de 7 Li; 2) 7 núcleos de Li com energia de 10 MeV em um alvo de hidrogênio?

13. O núcleo 7 LI captura um nêutron lento e emite um γ-quântico. Qual é a energia de um quantum γ?

14. Determine no sistema de laboratório a energia cinética do núcleo 9 Be formado no valor limite da energia do nêutron na reação 12 C(n,α) 9 Be.

15. Quando um alvo feito de boro natural foi irradiado, observou-se o aparecimento de isótopos radioativos com meias-vidas de 20,4 min e 0,024 s. Quais isótopos foram formados? Que reações levaram à formação desses isótopos?

16. Um alvo de boro natural é bombardeado com prótons. Após o término da irradiação, o detector de partículas registrou uma atividade de 100 Bq. Após 40 min, a atividade da amostra diminuiu para ~25 Bq. Qual é a origem da atividade? Que reação nuclear está ocorrendo?

17. Uma partícula α com uma energia cinética T = 10 MeV sofre uma colisão frontal elástica com um núcleo de 12 C. Determine a energia cinética em h.p. núcleos 12 C T C após a colisão.

18. Determine as energias máxima e mínima dos núcleos de 7 Be formados na reação
7 Li(p,n) 7 Be (Q = -1,65 MeV) sob a ação de prótons acelerados com energia T p = 5 MeV.

19. -As partículas emitidas em um ângulo θ inelástico = 30 0 como resultado da reação de espalhamento inelástico com a excitação do estado do núcleo 12 C com energia E ex = 4,44 MeV têm a mesma energia em hp que aquelas espalhadas elasticamente no partículas α do mesmo núcleo em um controle de ângulo θ = 45 0 . Determine a energia das partículas α incidentes no alvo.

20. As partículas α com energia T = 5 MeV interagem com o núcleo imóvel de 7 Li. Determine os momentos no s.c.i., formados como resultado da reação 7 Li(α,n) 10 B do nêutron p α e o núcleo 10 B p Be .

21. Estados excitados de baixa altitude de 35 Cl (1,219; 1,763; 2,646; 2,694; 3,003; 3,163 MeV) são estudados usando a reação 32 S(α,p) 35 Cl. Qual desses estados será excitado por um feixe de partículas α com uma energia de 5,0 MeV? Determine as energias dos prótons observadas nesta reação em ângulos de 0 0 e 90 0 em E = 5,0 MeV.

22. Usando o diagrama de impulso, obtenha a relação entre os ângulos em hp. e s.c.i.

23. Um próton com uma energia cinética Ta = 5 MeV atinge o núcleo 1 H e se espalha elasticamente sobre ele. Determine a energia T B e o ângulo de espalhamento θ B do núcleo de recuo 1 H se o ângulo de espalhamento de prótons θ b = 30 0 .

24. A reação t(d,n)α é amplamente utilizada para produzir nêutrons. Determine a energia dos nêutrons T n emitidos em um ângulo de 90 0 em um gerador de nêutrons usando deuterons acelerados a uma energia de T d = 0,2 MeV.

25. A reação 7 Li(p,n) 7 Be é usada para produzir nêutrons. A energia do próton T p = 5 MeV. O experimento requer nêutrons com energia T n = 1,75 MeV. Em que ângulo θ n em relação à direção do feixe de prótons os nêutrons com tal energia voarão para fora? Qual será a propagação das energias de nêutrons ΔT se elas forem selecionadas usando um colimador de 1 cm localizado a uma distância de 10 cm do alvo.

26. Determine o momento orbital do trítio l t , formado na reação 27 Al(,t) 28 Si, se o momento orbital da partícula α incidente é l α = 0.

27. Em que momento angular orbital relativo do próton a reação nuclear p + 7 Li → 8 Be * → α + α é possível?

28. Com que momentos orbitais l p os prótons podem voar na reação 12 C(,p) 11 B, se: 1) o núcleo final é formado no estado fundamental e o fóton E2 foi absorvido; 2) o núcleo final é formado no estado 1/2+, e o fóton M1 é absorvido; 3) o núcleo final é formado no estado fundamental, mas o fóton E1 foi absorvido?

29. Como resultado da absorção de um -quantum pelo núcleo, é emitido um nêutron com um momento orbital l n = 2. Determine a multipolaridade do -quantum se o núcleo final for formado no estado fundamental.

30. O núcleo 12 C absorve um quantum γ, como resultado do qual um próton sai voando com um momento orbital l = 1. Determine a multipolaridade do quantum γ absorvido se o núcleo final for formado no estado fundamental?

31. Determine o momento orbital do dêuteron l d na reação de captação de 15 N(n,d) 14 C se o momento orbital do nêutron for l n = 0.

33. O núcleo de 40 Ca absorve o quantum E1 γ. Quais transições de uma partícula são possíveis?

34. O núcleo 12 C absorve o quantum E1 γ. Quais transições de uma partícula são possíveis?

35. É possível excitar um estado com características J P = 2 + , I = 1 na reação de espalhamento inelástico de deuterons em um núcleo de 10 V?

36. Calcule a seção de choque de espalhamento para uma partícula com uma energia de 3 MeV no campo de Coulomb do núcleo de 238 U na faixa de ângulos de 150 0 a 170 0 .

37. Uma placa de ouro com espessura d = 0,1 mm é irradiada por um feixe de partículas α com intensidade N 0 = 10 3 partículas/s. Energia cinética das -partículas T = 5 MeV. Quantas partículas α por unidade de ângulo sólido caem por segundo em um detector localizado em um ângulo = 170 0? A densidade do ouro é ρ = 19,3 g/cm 3 .

38. Um feixe colimado de partículas α com energia T = 10 MeV incide perpendicularmente sobre uma folha de cobre com espessura δ = 1 mg/cm 2 . Partículas espalhadas em um ângulo = 30 são registradas por um detector com área S = 1 cm 2 localizado a uma distância l = 20 cm do alvo. Que fração do número total de partículas α espalhadas será registrada pelo detector?

39. Ao estudar a reação 27 Al(p,d) 26 Al sob a ação de prótons com energia T p = 62 MeV no espectro de deuteron medido em um ângulo θ d = 90 usando um detector de ângulo sólido
dΩ = 2·10 -4 sr, foram observados picos com energias T d = 45,3; 44,32; 40,91 MeV. Com uma carga total de prótons q = 2,19 mC caindo sobre um alvo δ = 5 mg/cm2 de espessura, o número de contagens N nesses picos foi 5180, 1100 e 4570, respectivamente. Determine as energias dos níveis do núcleo de 26 Al, cuja excitação foi observada nesta reação. Calcule as seções de choque diferenciais dσ/dΩ para esses processos.

40. A seção transversal integral da reação 32 S(γ,p) 31 P com a formação do núcleo 31 P final no estado fundamental a uma energia de γ-quanta incidente igual a 18 MeV é de 4 mb. Estime a seção transversal integral da reação inversa 31 P(p,γ) 32 S correspondente à mesma energia de excitação do núcleo 32 S como na reação 32 S(γ,p) 31 P. Leve em consideração que esta excitação é removido devido à transição γ para o estado base.

41. Calcule a intensidade do feixe de nêutrons J usado para irradiar uma placa de 55 Mn com espessura d = 0,1 cm para tact = 15 min, se após tcool = 150 min após o término da irradiação sua atividade I foi de 2100 Bq. A meia-vida de 56 Mn é 2,58 h, a seção de choque de ativação é σ = 0,48 b e a densidade do material da placa é ρ = 7,42 g/cm3.

42. A seção transversal diferencial da reação dσ/dΩ em um ângulo de 90 0 é 10 mb/sr. Calcule o valor da seção transversal integral se a dependência angular da seção transversal diferencial tiver a forma 1+2sinθ.

43. A dispersão de nêutrons lentos (T n 1 keV) por um núcleo é isotrópica. Como esse fato pode ser explicado?

44. Determine a energia de excitação de um núcleo composto formado quando uma partícula α com energia T = 7 MeV é capturada por um núcleo fixo de 10 V.

45. Na seção de choque da reação 27 Al (α,р) 30 Si, os máximos são observados nas energias das partículas α T 3,95; 4,84 e 6,57 MeV. Determine as energias de excitação do núcleo composto correspondentes aos máximos na seção transversal.

46. Com que momento orbital os prótons com Tp = 2 MeV podem se espalhar no núcleo de 112 Sn?

47. Estime a seção de choque para a formação de um núcleo composto na interação de nêutrons com uma energia cinética T n = 1 eV com núcleos de ouro 197 Au.

48. Estime a seção de choque para a formação de um núcleo composto na interação de nêutrons com uma energia cinética T n = 30 MeV com núcleos de ouro 197 Au.

Teoria: As reações nucleares obedecem às leis de conservação de massa e carga.
A massa total antes da reação é igual à massa total após a reação, a carga total antes da reação é igual à carga total após a reação.
Por exemplo:
Isótopos são variedades de um determinado elemento químico que diferem na massa dos núcleos atômicos. aqueles. números de massa diferente, e carga idêntica.

A figura mostra a cadeia de transformações do urânio-238 em chumbo-206. Usando os dados da figura, selecione as duas afirmações corretas da lista de afirmações propostas. Liste seus números.

1) Na cadeia de transformações do urânio-238 em chumbo-206 estável, são liberados seis núcleos de hélio.
2) O polônio-214 tem a meia-vida mais curta na cadeia apresentada de transformações radioativas.
3) Chumbo com massa atômica de 206 sofre decaimento alfa espontâneo.
4) O urânio-234, ao contrário do urânio-238, é um elemento estável.
5) A transformação espontânea do bismuto-210 em polônio-210 é acompanhada pela emissão de um elétron.
Solução: 1) Na cadeia de transformações do urânio-238 em chumbo-206 estável, não são liberados seis, mas oito núcleos de hélio.
2) O polônio-214 tem a meia-vida mais curta na cadeia apresentada de transformações radioativas. o diagrama mostra que o polônio-214 tem o tempo mais curto
3) Chumbo com massa atômica de 206 não sofre decaimento alfa espontâneo, é estável.
4) O urânio-234, ao contrário do urânio-238, não é um elemento estável.
5) A transformação espontânea do bismuto-210 em polônio-210 é acompanhada pela emissão de um elétron. Desde que uma partícula beta foi liberada.
Responder: 25
Tarefa OGE em física (fipi): Que partícula X foi liberada como resultado da reação?

Solução: massa antes da reação 14 + 4 = 18 a.m.u., carga 7e + 2e = 9e, para que a lei de conservação de massa e carga seja cumprida, a partícula X deve ter 18 - 17 = 1 a.m.u. e 9e - 8e = 1e, portanto a partícula X é um próton.
Responder: 4
Tarefa OGE em física (fipi): O núcleo de tório se transformou em um núcleo de rádio. Que partícula foi emitida pelo núcleo de tório?


3) partícula α
4) partícula β
Solução: A massa mudou em 4 e a carga em 2, portanto, o núcleo de tório emitiu uma partícula α.
Responder: 3
Tarefa OGE em física (fipi):

1) partícula alfa
2) elétron

Solução: Usando a lei de conservação de massa e carga, vemos que a massa do elemento é 4 e a carga é 2, portanto, esta é uma partícula alfa.
Responder: 1
Tarefa OGE em física (fipi):

1) partícula alfa
2) elétron

Solução: Usando a lei de conservação de massa e carga, vemos que a massa do elemento é 1 e a carga é 0, portanto, este é um nêutron.
Responder: 4
Tarefa OGE em física (fipi):

3) elétron
4) partícula alfa
Solução: uma partícula gama não tem massa nem carga, portanto, uma partícula desconhecida tem massa e carga igual a 1, uma partícula desconhecida é um próton.
Responder: 1
Quando um nêutron é capturado por um núcleo, um isótopo radioativo é produzido. Durante esta transformação nuclear,

4) elétron
Solução: Vamos escrever a reação de captura
+ -> + ? .
Usando a lei de conservação de massa e carga, vemos que a massa do elemento desconhecido é 4 e a carga é 2, portanto, esta é uma partícula alfa.

Seções: Física

Aula: 11

Lições objetivas: familiarizar os alunos com reações nucleares, com os processos de mudança de núcleos atômicos, a transformação de alguns núcleos em outros sob a ação de micropartículas. Ressalte que não se trata de forma alguma de reações químicas de ligação e separação de átomos de elementos entre si, afetando apenas invólucros eletrônicos, mas o rearranjo de núcleos como sistemas de núcleons, a transformação de alguns elementos químicos em outros.

A lição é acompanhada por uma apresentação de 21 slides (Apêndice).

durante as aulas

Repetição

1. Qual é a composição dos núcleos atômicos?

NÚCLEO (atômico)- Esta é a parte central do átomo carregada positivamente, na qual se concentra 99,96% de sua massa. O raio do núcleo é de aproximadamente 10–15 m, que é aproximadamente cem mil vezes menor que o raio de todo o átomo, determinado pelo tamanho de sua camada de elétrons.

O núcleo atômico é formado por prótons e nêutrons. Seu número total no núcleo é denotado pela letra A e é chamado de número de massa. Número de prótons no núcleo Z determina a carga elétrica do núcleo e coincide com o número atômico do elemento no sistema periódico de elementos de D.I. Mendeleev. O número de nêutrons em um núcleo pode ser definido como a diferença entre o número de massa do núcleo e o número de prótons nele. O número de massa é o número de nucleons no núcleo.

2. Como explicar a estabilidade dos núcleos atômicos?

FORÇAS NUCLEARESé uma medida da interação de nucleons em um núcleo atômico. São essas forças que mantêm os prótons de mesma carga no núcleo, impedindo-os de se espalharem sob a ação de forças elétricas repulsivas.

3. Cite as propriedades das forças nucleares.

As forças nucleares têm várias propriedades específicas:

4. Qual é a energia de ligação nuclear?

ENERGIA DE LIGAÇÃO DE NÚCLEOS ATÔMICOSé a energia mínima necessária para dividir completamente o núcleo em núcleos individuais. A diferença entre a soma das massas dos núcleons (prótons e nêutrons) e a massa do núcleo constituído por eles, multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz no vácuo, é a energia de ligação dos núcleons no núcleo. A energia de ligação por núcleo é chamada de energia de ligação específica.

5. Por que a massa do núcleo não é igual à soma das massas dos prótons e nêutrons incluídos nele?

Quando um núcleo é formado a partir de nucleons, a energia do núcleo diminui, o que é acompanhado por uma diminuição da massa, ou seja, a massa do núcleo deve ser menor que a soma das massas dos nucleons individuais que formam esse núcleo.

6. O que é radioatividade?

Aprender novos materiais.

REAÇÃO NUCLEARé o processo de interação de um núcleo atômico com outro núcleo ou partícula elementar, acompanhado por uma mudança na composição e estrutura de A (a, b) B ou A + a → B + b.

O que é comum e qual é a diferença entre uma reação nuclear e decaimento radioativo?

característica comum reação nuclear e decaimento radioativo é a transformação de um núcleo atômico em outro.

Mas decaimento radioativo indo espontaneamente, sem influência externa, e reação nuclear chamado impacto partícula de bombardeio.

Tipos de reações nucleares:

• pela fase de formação do núcleo composto;
• reação nuclear direta (energia maior que 10 MeV);
• sob a ação de várias partículas: prótons, nêutrons, ...;
• síntese nuclear;
• ficão nuclear;
• absorção de energia e liberação de energia.

A primeira reação nuclear foi realizada por E. Rutherford em 1919 em experimentos para detectar prótons em produtos de decaimento nuclear. Rutherford bombardeou átomos de nitrogênio com partículas alfa. Quando as partículas colidiram, ocorreu uma reação nuclear, que ocorreu de acordo com o seguinte esquema:
14 7 N + 4 2 He → 17 8 O + 1 1 H

Condições para a ocorrência de reações nucleares

Para que ocorra uma reação nuclear sob a ação de uma partícula carregada positivamente, é necessário que a partícula possua uma energia cinética suficiente para vencer a ação das forças de repulsão de Coulomb. Partículas não carregadas, como nêutrons, podem penetrar em núcleos atômicos com energia cinética arbitrariamente pequena. As reações nucleares podem ocorrer quando os átomos são bombardeados por partículas carregadas rapidamente (prótons, nêutrons, partículas α, íons).

A primeira reação de bombardear átomos com partículas de carga rápida foi realizada usando prótons de alta energia obtidos no acelerador em 1932:
7 3 Li + 1 1 H → 4 2 He + 4 2 He

No entanto, o mais interessante para uso prático são as reações que ocorrem durante a interação de núcleos com nêutrons. Como os nêutrons são desprovidos de carga, eles podem penetrar facilmente nos núcleos atômicos e causar suas transformações. O notável físico italiano E. Fermi foi o primeiro a estudar as reações causadas por nêutrons. Ele descobriu que as transformações nucleares são causadas não apenas por nêutrons rápidos, mas também por nêutrons lentos que se movem em velocidades térmicas.

Para ocorrer uma reação nuclear carregado positivamente as partículas precisam a partícula tem uma energia cinética, suficiente para superando a ação das forças de repulsão de Coulomb. Partículas não carregadas, como nêutrons, podem penetrar em núcleos atômicos com energia cinética arbitrariamente pequena.

aceleradores de partículas(postagem de estudante)

Para penetrar nos segredos do microcosmo, o homem inventou o microscópio. Com o tempo, descobriu-se que os recursos dos microscópios ópticos são muito limitados - eles não permitem "olhar" das profundezas dos átomos. Para esses propósitos, não os raios de luz, mas os feixes de partículas carregadas se mostraram mais adequados. Assim, nos famosos experimentos de E. Rutherford, foi usado um fluxo de partículas α emitidas por preparações radioativas. No entanto, fontes naturais de partículas (substâncias radioativas) produzem feixes de intensidade muito baixa, a energia das partículas acaba sendo relativamente baixa e, além disso, essas fontes são incontroláveis. Portanto, surgiu o problema de criar fontes artificiais de partículas carregadas aceleradas. Estes incluem, em particular, microscópios eletrônicos que utilizam feixes de elétrons com energias da ordem de 10 5 eV.

No início da década de 1930, surgiram os primeiros aceleradores de partículas carregadas. Nessas instalações, partículas carregadas (elétrons ou prótons), movendo-se no vácuo sob a ação de campos elétricos e magnéticos, adquirem grande quantidade de energia (aceleram). Quanto maior a energia de uma partícula, menor seu comprimento de onda, de modo que tais partículas são mais adequadas para "sondagem" de micro-objetos. Ao mesmo tempo, à medida que a energia de uma partícula aumenta, aumenta o número de interconversões de partículas causadas por ela, levando ao nascimento de novas partículas elementares. Deve-se ter em mente que a penetração no mundo dos átomos e partículas elementares não é barata. Quanto maior a energia final das partículas aceleradas, mais complexos e grandes são os aceleradores; seu tamanho pode atingir vários quilômetros. Os aceleradores existentes permitem a obtenção de feixes de partículas carregadas com energias de vários MeV a centenas de GeV. A intensidade dos feixes de partículas atinge 10 15 - 10 16 partículas por segundo; neste caso, o feixe pode ser focado em um alvo com área de apenas alguns milímetros quadrados. As partículas mais usadas são prótons e elétrons.

Os aceleradores mais poderosos e caros são construídos para fins puramente científicos - para obter e estudar novas partículas, para estudar as interconversões de partículas. Aceleradores de energia relativamente baixa são amplamente utilizados em medicina e tecnologia para o tratamento de pacientes com câncer, para a produção de isótopos radioativos, para melhorar as propriedades de materiais poliméricos e para muitos outros propósitos.

A variedade de tipos de aceleradores existentes pode ser dividida em quatro grupos: aceleradores de ação direta, aceleradores lineares, aceleradores cíclicos, aceleradores de feixe de colisão.

Onde estão localizados os reforços? EM dubna(Instituto Conjunto para Pesquisa Nuclear) sob a liderança de V.I.Veksler em 1957 construiu um sincrofasotron. EM Serpukhov- sincrofasotron, o comprimento de sua câmara de vácuo anular, localizada em um campo magnético, é de 1,5 km; energia do próton 76 GeV. EM Novosibirsk(Instituto de Física Nuclear) sob a liderança de G.I. Budker, foram colocados em operação aceleradores em colisões de feixes elétron-elétron e elétron-pósitron (feixes de 700 MeV e 7 GeV). EM Europa (CERN, Suíça - França) existem aceleradores com feixes de prótons em colisão de 30 GeV e feixes de próton-antipróton de 270 GeV. Atualmente, durante a construção do Grande Colisor de Hádrons (LHC) na fronteira entre a Suíça e a França, uma etapa importante do trabalho de construção foi concluída - a instalação de ímãs supercondutores para um acelerador de partículas elementares.

O colisor está sendo construído em um túnel com um perímetro de 26.650 metros a uma profundidade de cerca de cem metros. As primeiras colisões de teste no colisor foram marcadas para novembro de 2007, mas a falha de um dos ímãs ocorrida durante o trabalho de teste levará a algum atraso no cronograma de comissionamento da instalação. O Grande Colisor de Hádrons foi projetado para procurar e estudar partículas elementares. Uma vez lançado, o LHC será o acelerador de partículas mais poderoso do mundo, superando seus concorrentes mais próximos em quase uma ordem de grandeza. A construção do complexo científico do Grande Colisor de Hádrons já dura mais de 15 anos. Mais de 10 mil pessoas de 500 centros de pesquisa ao redor do mundo estão envolvidas neste trabalho.

As reações nucleares são acompanhadas por transformações de energia. produção de energia reação nuclear é chamada de valor:
Q = (M A+ M B- M C- M D) c 2 = ∆ Mc 2 , onde M A e M B são as massas dos produtos iniciais, M C e M D são as massas dos produtos finais da reação. Valor Δ M chamado defeito de massa. As reações nucleares podem prosseguir com a liberação ( Q> 0) ou com absorção de energia ( Q < 0). Во втором случае первоначальная кинетическая энергия исходных продуктов должна превышать величину |Q|, que é chamado limiar de reação.

Para que uma reação nuclear tenha um rendimento de energia positivo, energia de ligação específica os nucleons nos núcleos dos produtos iniciais devem ser menores que a energia de ligação específica dos nucleons nos núcleos dos produtos finais. Isso significa que o valor Δ M deve ser positivo.

Mecanismo das reações nucleares

Dois estágios de uma reação nuclear:

• absorção de uma partícula por um núcleo e a formação de um núcleo excitado. A energia é distribuída entre todos os núcleons do núcleo, enquanto cada um deles tem uma energia menor que a energia de ligação específica e não podem penetrar no núcleo. Os núcleons trocam energia entre si e, em um deles ou em um grupo de núcleons, pode-se concentrar energia suficiente para vencer as forças de ligação nuclear e liberar-se do núcleo.
• a emissão de uma partícula pelo núcleo ocorre como a evaporação de uma molécula da superfície de uma gota líquida. O intervalo de tempo desde o momento da absorção da partícula primária pelo núcleo até o momento da emissão da partícula secundária é de aproximadamente 10 -12 s.

Leis de conservação em reações nucleares

Durante as reações nucleares, vários leis de conservação: momento, energia, momento angular, carga. Além dessas leis clássicas, as reações nucleares obedecem à chamada lei de conservação carga de bárions(ou seja, o número de núcleons - prótons e nêutrons). Várias outras leis de conservação específicas da física nuclear e da física de partículas elementares também são válidas.

1. O que é uma reação nuclear?
2. Qual é a diferença entre uma reação nuclear e uma reação química?
3. Por que os núcleos de hélio formados se espalham em direções opostas?
   7 3 Li + 1 1 H → 4 2 He + 4 2 He
4. A reação nuclear de emissão de uma partícula α é um núcleo?
5. Adicione as reações nucleares:
   • 9 4 Be + 1 1 H → 10 5 B + ?
   • 14 7 N + ? → 14 6 C + 1 1p
   • 14 7 N + 4 2 He → ? + 1 1H
   • 27 13 Al + 4 2 He → 30 15 P + ? (1934 Irene Curie e Frederic Joliot-Curie receberam um isótopo radioativo de fósforo)
   • ? + 4 2 He → 30 14 Si + 1 1 p
6. Determine o rendimento energético da reação nuclear.
   14 7 N + 4 2 He → 17 8 O + 1 1 H
   A massa de um átomo de nitrogênio é 14,003074 amu, um átomo de oxigênio é 16,999133 amu, um átomo de hélio é 4,002603 amu, um átomo de hidrogênio é 1,007825 amu.

Trabalho independente

Opção 1

1.

1. alumínio (27 13 Al) captura um nêutron e emite uma partícula α;
2. o nitrogênio (14 7 N) é bombardeado por partículas α e emite um próton.

2.

1. 35 17 Cl + 1 0 n → 1 1 p +
2. 13 6 C + 1 1 p →
3. 7 3 Li + 1 1 p → 2
4. 10 5 B + 4 2 He → 1 0 n +
5. 24 12 Mg + 4 2 He → 27 14 Si +
6. 56 26 Fe + 1 0 n → 56 25 Mn +

Respostas: a) 13 7 N; b) 1 1 p; c) 1 0 n; d) 14 7 N; e) 4 2 Ele; f) 35 16 S

3.

1. 7 3 Li + 1 0 n → 4 2 He + 13H;
2. 9 4 Be + 4 2 He → 1 0 n + 13 6 C.

opção 2

1. Escreva as equações para as seguintes reações nucleares:

1. o fósforo (31 15 P) captura um nêutron e emite um próton;
2. o alumínio (27 13 Al) é bombardeado por prótons e emite uma partícula α.

2. Complete a equação da reação nuclear:

1. 18 8 O + 1 1 p → 1 0 n +
2. 11 5 B + 4 2 He → 1 0 n +
3. 14 7 N + 4 2 He → 17 8 O +
4. 12 6 C + 1 0 n → 9 4 Be +
5. 27 13 Al + 4 2 He → 30 15 P +
6. 24 11 Na → 24 12 Mg + 0 -1 e +

Respostas: a) 4 2 Ele; b) 18 9 F; c) 14 7 N; d) 1 0 n; e) γ; f) 1 1 p

3. Determine o rendimento energético das reações:

1. 6 3 Li + 1 1 p → 4 2 He + 3 2 He;
2. 19 9 F + 1 1 p → 4 2 He + 16 8 O.

Depois de concluir o trabalho independente, é realizado um autoteste.

Lição de casa: nº 1235 - 1238. (A.P. Rymkevich)