Какой положительный и какой отрицательный заряды содержатся в атоме урана
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 июня 2017;
проверки требует 1 правка.
Изото́пы ура́на — разновидности атомов (и ядер) химического элемента урана, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. На данный момент известны 26 изотопов урана и еще 6 возбуждённых изомерных состояний некоторых его нуклидов. В природе встречаются три изотопа урана: 234U (изотопная распространенность 0,0055 %), 235U (0,7200 %), 238U (99,2745 %)[1].
Нуклиды 235U и 238U являются родоначальниками радиоактивных рядов — ряда актиния и ряда радия соответственно. Нуклид 235U используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии (благодаря тому, что в нём возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция). Нуклид 238U используется для производства плутония-239, который также имеет чрезвычайно большое значение как в качестве топлива для ядерных реакторов, так и в производстве ядерного оружия.
Таблица изотопов урана[править | править код]
| Символ нуклида | Z(p) | N(n) | Масса изотопа[2] (а. е. м.) | Избыток массы[2] (кэВ) | Период полураспада[1] (T1/2) | Спин и чётность ядра[1] | Распространённость изотопа в природе[1] (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения (кэВ) | |||||||
| 217U | 92 | 125 | 217,024370(90) | 22 700(90) | 26(14) мс | 1/2−# | |
| 218U | 92 | 126 | 218,023540(30) | 21 920(30) | 6(5) мс | 0+ | |
| 219U | 92 | 127 | 219,024920(60) | 23 210(60) | 55(25) мкс | 9/2+# | |
| 220U | 92 | 128 | 220,024720(220)# | 23 030(200)# | 60# нс | 0+ | |
| 221U | 92 | 129 | 221,026400(110)# | 24 590(100)# | 700# нс | 9/2+# | |
| 222U | 92 | 130 | 222,026090(110)# | 24 300(100)# | 1,4(7) мкс | 0+ | |
| 223U | 92 | 131 | 223,027740(80) | 25 840(70) | 21(8) мкс | 7/2+# | |
| 224U | 92 | 132 | 224,027605(27) | 25 714(25) | 940(270) мкс | 0+ | |
| 225U | 92 | 133 | 225,029391(12) | 27 377(12) | 61(4) мс | 5/2+# | |
| 226U | 92 | 134 | 226,029339(14) | 27 329(13) | 269(6) мс | 0+ | |
| 227U | 92 | 135 | 227,031156(18) | 29 022(17) | 1,1(1) мин | (3/2+) | |
| 228U | 92 | 136 | 228,031374(16) | 29 225(15) | 9,1(2) мин | 0+ | |
| 229U | 92 | 137 | 229,033506(6) | 31 211(6) | 58(3) мин | (3/2+) | |
| 230U | 92 | 138 | 230,033940(5) | 31 615(5) | 20,8 сут | 0+ | |
| 231U | 92 | 139 | 231,036294(3) | 33 807(3) | 4,2(1) сут | (5/2)(+#) | |
| 232U | 92 | 140 | 232,0371562(24) | 34 610,7(22) | 68,9(4) года | 0+ | |
| 233U | 92 | 141 | 233,0396352(29) | 36 920,0(27) | 1,592(2)⋅105 лет | 5/2+ | |
| 234U | 92 | 142 | 234,0409521(20) | 38 146,6(18) | 2,455(6)⋅105 лет | 0+ | 0,0055(2) |
| 234Um[1] | 1421,32(10) | 39 567,9(18) | 33,5(20) мкс | 6− | |||
| 235U | 92 | 143 | 235,0439299(20) | 40 920,5(18) | 7,04(1)⋅108 лет | 7/2− | 0,7200(51) |
| 235Um[1] | 0,0765(4) | 40 920,6(18) | 26 мин | 1/2+ | |||
| 236U | 92 | 144 | 236,0455680(20) | 42 446,3(18) | 2,342(3)⋅107 лет | 0+ | |
| 236Um[1] | 2750(10) | 45 196(10) | 115 нс | 0+ | |||
| 237U | 92 | 145 | 237,0487302(20) | 45 391,9(19) | 6,75(1) сут | 1/2+ | |
| 238U | 92 | 146 | 238,0507882(20) | 47 308,9(19) | 4,468(3)⋅109 лет | 0+ | 99,2745(106) |
| 238Um[1] | 2 557,9(5) | 49 866,8(20) | 280(6) нс | 0+ | |||
| 239U | 92 | 147 | 239,0542933(21) | 50 573,9(19) | 23,45(2) мин | 5/2+ | |
| 239Um[1] | 20(20)# | 50 594(20) | >250 нс | (5/2+) | |||
| 239Un[1] | 133,7990(10) | 50 707,7(19) | 780(40) нс | 1/2+ | |||
| 240U | 92 | 148 | 240,056592(6) | 52 715(5) | 14,1(1) ч | 0+ | |
| 241U | 92 | 149 | 241,060330(320)# | 56 200(300)# | 5# мин | 7/2+# | |
| 242U | 92 | 150 | 242,062930(220)# | 58 620(200)# | 16,8(5) мин | 0+ | |
| 243U | 92 | 151 | |||||
Пояснения к таблице[править | править код]
- Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
- Индексами ‘m’, ‘n’, ‘p’ (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
- Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или его чётности заключены в скобки.
- Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,9.
Примечания[править | править код]
Выбрать главу
б) массовое число А, представляющее собой округленный до целых единиц атомный вес того или иного элемента. Так, массовое число водорода будет равно 1, а урана — 238.
Поэтому в ядерной физике каждый элемент обозначается следующим образом: zXA.
В ядерной физике встречается также понятие грамм-атома. Грамм-атом какого-либо элемента — это число граммов этого элемента, соответствующее его атомному весу. Таким образом, 1 грамм-атом водорода равен 1,008 г, а 1 грамм-атом урана — 238,07 г. Необходимо отметить, что в грамм-атоме любого элемента содержится всегда одно и то же количество атомов. Это количество, называемое числом Авогадро, равно примерно 6 .1023 (то есть 6 с 23 нулями).
Теперь необходимо хотя бы коротко остановиться на строении атома.
II. Строение атома
Каждое химическое вещество состоит из однородных частиц, называемых молекулами. Если разложить молекулу на более элементарные составные части, мы получим атомы.
Атом принято схематически изображать в виде ядра с вращающимися вокруг него электронами. Ядро состоит из двух видов элементарных частиц (нуклонов): протонов, несущих положительный электрический заряд, и нейтронов, не имеющих никакого электрического заряда. Вокруг ядра вращается целый рой отрицательно заряженных электронов, расположенных в несколько слоев.
1. Атомный номер Z и массовое число А.
Количество протонов, содержащихся в ядре того или иного элемента, равно атомному номеру Z этого элемента. Например, в ядре водорода и его изотопов содержится всего один протон, а в ядре урана — 92 протона. Поэтому водород имеет атомный номер 1, а уран — 92.
Атом электрически нейтрален. Поскольку величина электрического заряда протона равна величине заряда электрона, который называется элементарным зарядом, можно сделать вывод, что число протонов в ядре равно числу электронов, вращающихся вокруг ядра. Следовательно, атомный номер элемента дает возможность судить как о количестве протонов, так и о количестве электронов, содержащихся в атоме этого элемента.
Массовое число А соответствует количеству нуклонов или общему числу протонов и нейтронов в ядре того или иного элемента.
В ядре легкого водорода содержится всего один протон, вокруг которого вращается один электрон. В ядре дейтерия, кроме протона, имеется 1 нейтрон, что в сумме составляет 2 частицы, а в ядре трития — 2 нейтрона, то есть всего 3 частицы. Поэтому мы обозначаем эти изотопы так: легкий водород — iH1, дейтерий — iH2, тритий — iH3.
Из 11 изотопов урана 3 изотопа (с атомным весом 234, 235 и 238) являются естественными.
Содержание урана 235 в природном уране составляет 1/140, а урана 238 — 139/140. Это означает, что на каждые 140 ядер природного урана приходится всего одно ядро урана 235, а остальную массу его составляет уран 238. Что касается урана 234, то в природном уране можно обнаружить лишь его следы.
В ядре урана 235 насчитывается 235 нуклонов. Поскольку число протонов в ядре урана равно 92, простым вычитанием можно определить количество нейтронов, которое в ядре урана 235 будет равно 143. Уран 238 отличается от урана 235 тем, что в его ядре на 3 нейтрона больше. Эти 3 естественных изотопа урана можно обозначить следующим образом: 92U234, 92U235, 92U238.
Плутоний, который в таблице Менделеева стоит в 94-й клетке, имеет массовое число 239. Это означает, что ядро плутония содержит 94 протона и 145 нейтронов.
Следовательно, количество нейтронов любого элемента равно разности А — Z.
Число нейтронов в ядрах легких элементов, как правило, примерно равно числу протонов. Что касается тяжелых элементов, то в их ядрах нейтронов больше, чем протонов.
2. Размеры атома и ядра.
Радиус атома выражается числом порядка 10-8 см, что соответствует десяти тысячным микрона (микрон равен тысячной доле миллиметра), радиус ядра равен примерно 10-13 см, или одной миллиардной доле микрона. Иными словами, атом в 100 тыс. раз больше его ядра. Из этих цифр можно сделать вывод, что между ядром и электронной оболочкой ничего нет — «вещество заполнено пустотой»[1].
Необходимо сделать еще одно важное замечание: почти вся масса атома сосредоточена в ядре. Чтобы проиллюстрировать необычайную плотность ядра, скажем, что 1 см3 ядер урана весит более 100 млн. т!
1
Положительно заряженное ядро и электроны связаны между собой силами электрического притяжения. — Прим. ред.
Содержимое публикации
11 класс. Строение атомного ядра. Ядерные реакции.
1 вариант
1. Кто открыл явление радиоактивности?
А. М. Кюри; Б. Дж. Томсон; В. Беккерель; Г. Э. Резерфорд
2. Изменяется ли атом в результате радиоактивного распада?
А.не изменяется; Б. изменяется запас энергии атома, но атом остается того же химического элемента; В. атом изменяется, превращается в атом другого химического элемента; Г. в результате радиоактивного распада атом полностью исчезает.
3. Что такое — излучение? А. поток быстрых двухзарядных ионов гелия; Б. поток быстрых электронов;
В. поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии; Г. поток нейтральных частиц.
4. Какой прибор позволяет наблюдать следы заряженных частиц в виде полосы из капель воды в газе?
А. фотопластинка; Б. счетчик Гейгера-Мюллера; В. камера Вильсона; Г. электронный микроскоп.
5. В атомном ядре содержится 25 протонов и 30 нейтронов. Каким положительным зарядом, выраженным в элементарных электрических зарядах +е, обладает это атомное ядро?
А. +5е; Б. +30е; В. +25е; Г. 0.
6. Из каких частиц состоят ядра атомов? А. из протонов; Б. из нейтронов; В. из протонов, нейтронов и электронов; Г. из протонов и нейтронов.
7. Сколько электронов содержится в электронной оболочке нейтрального атома, у которого ядро состоит из 6 протонов и 8 нейтронов? А. 6; Б. 8; В. 2; Г. 14.
8. Какие частицы из перечисленных ниже легче других способны проникать в атомное ядро и вызывать ядерные реакции? А. электроны; Б. нейтроны; В. -частицы; Г. все перечисленные в выше.
9. Какая частица Х образуется в результате реакции Li + ?
А. гамма-квант; Б. электрон; В. позитрон; Г. нейтрон.
10. Массовое число – это: А. число протонов в ядре; Б. число нейтронов в ядре;
В. число электронов в электронной оболочке; Г. число нуклонов в ядре.
11. Какой заряд имеют α-частица, β-частица? A. α-частица — отрицательный, β-частица — положительный.
Б. α- и β-частицы — положительный. B. α-частица — положительный, β-частица — отрицательный.
12. α-излучение — это: А. Поток электронов. Б. Поток ядер атомов гелия. В. Излучение квантов энергии.
13. Какие частицы излучаются при указанном процессе распада: ?
А. Ядро гелия. Б. Электрон. В. Ядро гелия и электрон.
14. Тот факт, что при радиоактивных превращениях из атомов одних веществ образуются атомы других веществ, является доказательством того, что радиоактивные превращения претерпевают:
А. Ядра атомов. Б. Электронные оболочки. В. Кристаллы.
15. В результате β-распада новый элемент занял место в таблице Менделеева:
А. На две клетки правее. Б. На две клетки левее. В. На одну клетку правее. Г. На одну клетку левее.
16. Характеристика протона:
А. Обозначение – , масса – 1,6726 ∙ 10-27 кг, заряда не имеет.
Б. Обозначение – , масса – 1,6726 ∙ 10-27 кг, заряд положительный.
В. Обозначение – , масса – 1,6749 ∙ 10-27 кг, заряд отрицательный.
17. В состав ядра любого атома входят: А. Электроны и протоны. Б. протоны и нейтроны.
В. нейтроны и электроны.
18. Ядерные силы являются: А. Самыми слабыми силы. Б. Самыми мощными силами.
В. Электромагнитными силами. Г. Гравитационными силами
19. Закончите уравнение ядерных реакций:
3517Cl + 10n → 11p +
136C + 11p → Х ?
73Li + 11p → 2 Х ?
105B + 42He → 10n +
2412Mg + 42He → 2714Si +
5626Fe + 10n → 5625Mn +
20. Напишите уравнения следующих ядерных реакций:
А. .алюминий (2713Al) захватывает нейтрон и испускает α-частицу;
Б. азот (147N) бомбардируется α-частицами и испускает протон.
11 класс. Строение атомного ядра. Ядерные реакции.
2 вариант.
1. По какому действию было открыто явление радиоактивности? А. по действию на фотопластинку;
Б. по ионизирующему действию; В. по следам в камере Вильсона;
Г. по вспышкам света, вызываемым в кристаллах ударами частиц.
2. Что такое -излучение? А. поток быстрых двухзарядных ионов гелия; Б. поток быстрых электронов; В. поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии;
Г. поток нейтральных частиц.
3. Что такое -излучение? А. поток быстрых двухзарядных ионов гелия; Б. поток быстрых электронов;
В. поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии; Г. поток нейтральных частиц.
4. Что одинаково у атомов разных изотопов одного химического элемента и что у них различно?
А. одинаковы заряды и массы атомных ядер, различны химические свойства атомов;
Б. одинаковы заряды, различны массы ядер и химические свойства;
В. одинаковы заряды ядер и химические свойства, различны массы ядер;
Г. одинаковы массы ядер, различны химические свойства и заряды ядер.
5. Какой прибор при прохождении через него ионизирующей частицы выдает сигнал в виде кратковременного импульса электрического тока: А. счетчик Гейгера; Б. фотоэлемент;
В. динамик; Г. камера Вильсона.
6. В атомном ядре содержится Z протонов и N нейтронов. Чему равно массовое число М этого ядра?
А. Z; Б. N; В. Z-N; Г. Z+N.
7. Какое уравнение имеет ядерная реакция для a – распада Pu 23894 ?
А. 238 94 Pu = 234 92 U + a
Б. 238 94 Pu = 237 93 Np + a
В. 238 94 Pu = 240 96 Cm + a.
8. Для вычисления энергии связи ядра в СИ в каких единицах нужно выразить значение дефекта массы?
А. а. е. м. ; Б. МэВ; В. мг; Г. кг.
9. В реакции ядром какого изотопа является ядро Х?
А. ; Б. ; В. ; Г. .
10. Ядро изотопа содержит: А. 3р и 7n; Б. 3р и 4 n; В. 3р и 10n; Г. 7р и 3 n.
11. Какой заряд имеют β-частица, γ-излучение?
A. β-частица — положительный, γ-излучение — отрицательный.
Б. β-частица — отрицательный, γ-излучение — не имеет заряда.
B. β-частица и γ-излучение — отрицательный.
12. β-излучение — это: A. β-излучение квантов энергии. Б. Поток ядер атомов гелия.
B. Поток электронов.
13. В результате какого радиоактивного распада натрий превращается в ?
А. α-распада. Б. β-распада.
14. Изотопы – это разновидности данного химического элемента, различающиеся: А. по массе атомных ядер. Б. по заряду атомных ядер. В. по месту а таблице Менделеева.
15. Какие частицы или излучения имеют наибольшую проникающую способность?
А. α-частицы. Б. β-частицы. В. γ-излучение.
16. Характеристика нейтрона: А. Обозначение – , масса – 1,6726 ∙ 10-27 кг, заряд отрицательный.
Б. Обозначение – , масса – 1,6726 ∙ 10-27 кг, заряд положительный.
В. Обозначение – , масса – 1,6749 ∙ 10-27 кг, заряда не имеет.
17. Атом любого элемента состоит из: А. Электронов и протонов. Б. Нуклонов и электронов.
В. Протонов и нейтронов.
18. Ядерные силы действуют:
А. На очень больших расстояниях. Б. На любых расстояниях. В. На расстояниях порядка 10-14 – 10-15 м.
19. Закончите уравнение ядерных реакций:
188О + 11p → 10n +
115B + 42He → 10n +
147N + 42He → 178О +
126C + 10n → 94Be +
2713Al + 42He → 3015Р +
2411Na → 2412Mg + 0-1е +
20. Напишите уравнения следующих ядерных реакций: А. фосфор(3115Р) захватывает нейтрон и испускает протон; Б. алюминий (2713Al) бомбардируется протонами и испускает α-частицу.
Ответы:
вар | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
1 | в | в | б | в | в | г | а | б | г | г | в | б | а | а | в | б | б | б |
2 | а | а | г | б | а | г | а | а | в | б | б | в | б | а | в | в | б | в |
Ответы 19 задания:
вар | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1 | 3516S | 147N | 42He | 137N | 10n | 11p |
2 | 189F | 147N | 11p | 42He | 10n | g |
Ответы 20 задания:
вар | 1 | 2 |
А | 2713Al+10n=42He+2411Na | 3115Р+10n=11p+3114Si |
Б | 147N+42He=11p+178О | 2713Al+11p=42He+2412Mg |
Проверочная работа для 9 класса в форме теста. Позволяет проверить знания учащихся по данной теме.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Проверочная работа
Тема: «Радиоактивность. Состав атомного ядра».
Вариант №1.
- Изменяется ли атом в результате радиоактивного распада?
- атом не изменяется;
- изменяется запас энергии атома, но атом остается атомом того же химического элемента;
- атом изменяется, превращаясь в атом другого химического элемента;
- в результате радиоактивного распада атом полностью исчезает.
- Какой заряд имеют α-частица, β-частица?
- α-частица – отрицательный, β-частица – положительный;
- α-частица – положительный, β-частица –отрицательный;
- α- и β-частица – положительный;
- α- и β-частица – отрицательный.
- Что такое β-излучение?
- поток положительных ионов водорода;
- поток ионов гелия;
- поток быстрых электронов;
- поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии.
- Какое из трех α-, β- и γ- излучений не отклоняется магнитным полем?
- α- излучение; Б) β- излучение; В) γ- излучение.
- Какие частицы излучаются при указанном процессе распада: → + ?
А) ядро гелия; Б) электрон; В) ядро гелия и электрон.
- В результате β-распада новый элемент занял место в таблице Менделеева:
- на две клетки правее;
- на две клетки левее;
- на одну клетку правее;
- на одну клетку левее.
- Из каких частиц состоят ядра атомов?
- из протонов;
- из нейтронов;
- из протонов, нейтронов и электронов;
- из протонов и нейтронов.
- Найдите неизвестный элемент в реакции радиоактивного распада:
→ +
- Какая частица излучается в реакции радиоактивного распада плутония, в результате которого превращается в уран ?
- Ядро атома криптона шесть раз испытало радиоактивный β-распад. Какое ядро получилось в результате?
Проверочная работа
Тема: «Радиоактивность. Состав атомного ядра».
Вариант №2.
- Что такое α-излучение?
- поток положительных ионов водорода;
- поток ионов гелия;
- поток быстрых электронов;
- поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии.
- Что такое γ-излучение?
- поток положительных ионов водорода;
- поток ионов гелия;
- поток быстрых электронов;
- поток квантов электромагнитного излучения высокой энергии.
- Какой заряд имеют β-частица, γ-излучение?
- β-частица – положительный, γ-излучение – отрицательный;
- β-частица – отрицательный, γ-излучение – не имеет заряда;
- β-частица и γ-излучение – отрицательный;
- β-частица и γ-излучение – положительный.
- В результате какого радиоактивного распада превращается в ?
- α-распада; Б) β-распада.
- В результате α -распада новый элемент занял место в таблице Менделеева:
А) на две клетки правее;
Б) на две клетки левее;
В) на одну клетку правее;
Г) на одну клетку левее.
- Сколько электронов содержится в электронной оболочке нейтрального атома, у которого ядро состоит из 6 протонов и 8 нейтронов?
А) 6; Б) 8; В) 2; Г) 14.
- Для нейтрального атома цинка определите число нуклонов, протонов, нейтронов и электронов.
- Найдите неизвестный элемент в реакции радиоактивного распада:
→ +
- Какой элемент получился в результате реакции радиоактивного распада изотопа свинца с испусканием β-частицы?
- Ядро атома ксенона превращается в стабильное ядро атома церия . Сколько электронов при этом испускается?
Ответы:
№ задания | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
вариант1 | В | Б | В | В | А | В | Г | |||
вариант2 | Б | Г | Б | Б | Б | А | 65 30 35 30 | 4 |
Предварительный просмотр:
Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
- Мне нравится