Przebieg reakcji jądrowych można przedstawić w postaci zapisu skróconego. Na pierwszym miejscu podaje się symbol jądra bombardowanego, następnie w nawiasie – kolejno – symbole cząstki bombardującej i lekkiej cząstki emitowanej, a na końcu – symbole jąder produktów. 

Jądro izotopu plutonu ²³⁹Pu po pochłonięciu neutronu rozszczepia się na mniejsze fragmenty, czemu towarzyszy emisja neutronów. Jeden z możliwych przebiegów rozszczepienia tego izotopu przedstawiono na schemacie:

${}_{}^{}{}_{}^{239}\mathrm{Pu}({}_{}^{}{}_0^1\mathrm{n},2{}_{}^{}{}_0^1\mathrm{n}){}_{}^{}{}_{}^{144}\mathrm{Ba},{}_{}^{}{}_{\mathrm{Z}}^{\mathrm{A}}\mathrm{X}$

^{Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018;
L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2016.}

Uzupełnij schemat tak, aby otrzymać równanie opisanej reakcji. Napisz, ile neutronów jest w jednym molu izotopu ^A_ZX. Uwzględnij wartość stałej Avogadro.

Liczba neutronów w jednym molu izotopu ^A_ZX wynosi: ...........................................................................................................

 

---

Odpowiedź:

 

Liczba neutronów w jednym molu izotopu ^A_ZX wynosi: 3,37⋅10²⁵

 

---

Wyjaśnienie:

Na podstawie opisu zadania i równania przemiany jądrowej w zapisie skróconym uzupełniamy schemat o brakujący substrat reakcji i jego liczbę masową:

Z układu okresowego odczytujemy liczby atomowe znanych reagentów:

Sumy liczb masowych oraz atomowych po obu stronach równania muszą być sobie równe - na tej podstawie wyznaczamy liczbę masową (A) pierwiastka X:

$239+1=2\cdot 1+144+A_X$

$240=146+A_X$

$A_X=240-146$

$A_X=94$

oraz jego liczbę atomową (Z):

$94+0=2\cdot 0+56+Z_X$

$94=56+Z_X$

$Z_X=38$

Uzupełniamy schemat:

Z układu okresowego odczytujemy, że pierwiastkiem o liczbie atomowe równej 38 jest stront (Sr).

Liczbę neutronów w nuklidzie obliczamy ze wzoru:

Liczba neutronów = A - Z

gdzie:

A - liczba masowa,

Z - liczba atomowa.

Liczba neutronów w jądrze izotopu strontu-94 wynosi:

$A-Z=94-38$

$A-Z=56$

Skoro w jednym atomie strontu-94 znajduje się 56 neutronów to w 1 molu takich atomów znajdzie się ich 56 moli.

Na podstawie stałej Avogadro tworzymy proprocję, która pozwoli wyznaczyć bezwzględną liczbę neutronów 1 molu podanego nuklidu:

$\begin{array}{ccc}1\mathrm{mol}& -& 6,022\cdot 10^{23}\\ 56\mathrm{mol}& -& x\end{array}$

$x=\frac{56\mathrm{mol}\cdot 6,022\cdot 10^{23}}{1\mathrm{mol}}$

$x\approx 3,37\cdot 10^{25}$