ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ

1. а) Кратко опишите экспериментальные факты, которые привели к открытию нейтрона.

б) Укажите одно экспериментальное подтверждение волновой природы электрона.

2. В 1909 г. Гейгер и Марсден сообщили о результатах экспериментов, в ходе которых пучок а-частиц направлялся на очень тонкую металлическую фольгу.

Большая часть а-частиц проходила сквозь фольгу без отклонения, но некоторые из них отклонялись от прямолинейной траектории, а очень малая часть отклонялась или рассеивалась назад.

а) Что представляет собой а-частица? Укажите ее массовое число и заряд.

б) Почему большая часть а-частиц не отклонялась от прямолинейной траектории?

в) Почему некоторые а-частицы отклонялись от прямолинейной траектории или даже рассеивались назад?

г) Какие сведения дают эти эксперименты о строении атомов металла?

д) Укажите еще один метод отклонения а-частиц.

е) Радиоактивный распад происходит с испусканием а-частицы. Запишите уравнение происходящей при этом ядерной реакции.

3. Что понимается под следующими терминами: а) относительная атомная масса, б) изотоп?

Воспользуйтесь схематическим изображением масс-спектрометра, на котором указаны его важнейшие составные части, и опишите, как используется этот прибор для определении относительных атомных масс.

Масс-спектр этанола содержит пики, соответствующие значениям равным 15, 28, 31, 45 и 46. Постарайтесь как можно более полно объяснить появление этих пиков.

4. а) Нарисуйте схематическое изображение масс-спектрометра с подробным указанием его важнейших составных частей и опишите принцип его действия, б) Высокотоксичный загрязнитель окружающей среды гетрахлородибензодиок-син (TCDD, ) обнаруживается в образцах почвы даже при столь малой концентрации, как млн. д. с помощью масс-спектрометрии, по наличию в масс-спектре молекулярного иона имеющего массовое число 322.

Остаток пестицида (средства для борьбы с сельскохозяйственными вредителями) который загрязняет образцы почвы, тоже дает в масс-спектре молекулярный ион с массовым числом 322.

1) Исходя из предположения, что С, Н и О - практически чистые по изотопному составу элементы, вычислите массовые числа всех молекулярных ионов

2) Кратко объясните, почему следующие точные значения изотопных масс не во всех случаях являются целыми числами

3) Какую минимальную разность масс должен различать масс-спектрометр (иными словами, каким должно быть его разрешение), чтобы с его помощью можно было отличить TCDD от DDE по пикам молекулярных ионов с массовыми числами, приблизительно равными 322?

5. а) Поясните смысл следующих терминов: атомный номер; массовое число; изотопы.

б) Относительную атомную массу элемента можно определить как средневзвешенное значение масс всех атомов в образце данного элемента с нормальным изотопным содержанием, выраженных в шкале, по которой масса одного атома изотопа углерода-12 имеет точное значение 12,0000.

Элемент медь имеет относительную атомную массу 63,55 и содержит атомы с массовыми числами 63 и 65.

Вычислите по этим данным процентный состав образца меди с нормальным изотопным содержанием.

в) Хлор содержит изотопы в отношении а бром содержит изотопы в отношении Исходя из предположения, что углерод содержит только атомы с массовым числом 12, а водород только атомы с массовым числом 1, вычислите возможные значения массы для пиков молекулярных ионов в масс-спектре соединения с формулой и относительные интенсивности этих пиков.

г) Объясните значение термина дефект массы применительно к атомному ядру.

6. а) Оптический спектр атомарного водорода содержит серию линий в ультрафиолетовой области. Расстояние между этими линиями последовательно уменьшается по мере возрастания частоты (т. е. уменьшения длины волны), и в конце концов линии сливаются. Аналогичная серия линий начинается в видимой области спектра. Объясните эти факты.

б) Приведите один пример применения изотопов, который иллюстрирует установление механизма какой-либо органической реакции либо решение какой-либо проблемы, имеющей промышленное или технологическое значение.

в) Элемент бор имеет два изотопа с относительными атомными массами 10,01 и 11,01. Относительные атомные массы природных образцов бора несколько различаются в зависимости от их происхождения. Относительная атомная масса бора, полученного из калифорнийского минерала, имеет значение (найденное химическим способом) 10,84, а бора, полученного из итальянского минерала, - значение 10,82. Вычислите процентное содержание более легкого изотопа в двух указанных образцах бора. Укажите (без подробного объяснения), какой эксперимент следовало бы выполнить, чтобы решить, насколько реально это различие в относительной атомной массе бора из двух образцов.

7. а) Опишите, как выглядит спектр атомарного водорода, и укажите, как можно с его помощью определить энергию ионизации водорода.

б) Постройте график, показывающий, как изменяются энергии последовательной ионизации углерода в зависимости от числа удаляемых при этом электронов, и объясните форму этого графика.

в) Объясните, как изменения первой энергии ионизации у элементов периода (при перемещении от до ) свидетельствуют о существовании электронных подоболочек.

г) Укажите, какие изменения первой энергии ионизации происходят у элементов I группы периодической таблицы при перемещении сверху вниз вдоль группы, и объясните причину этих изменений.

8. а) Опишите явление радиоактивного распада, указав причину и природу радиоактивного излучения, а также используя понятия об изотопах, нейтронно-протонном соотношении и о периоде полураспада.

6) Опишите два способа применения радиоизотопов.

9. а) Укажите три основных типа радиоактивного излучения и опишите их важнейшие свойства.

б) Укажите два примера использования радиоактивности радиоактивных изотопов и объясните, на каком принципе они основаны.

в) В ряду радиоактивного превращения урана имеются следующие стадии:

1) Какие частицы испускаются на первых двух стадиях?

2) Укажите, какой изотоп X образуется на третьей стадии, если она сопровождается испусканием -частицы.

3) Какой период полураспада имеет если его активность по истечении 48 дней уменьшается на

Постройте график распада пользуясь миллиметровой бумагой и выбрав удобный масштаб; период полураспада составляет 1 мин.

10. а) Укажите, на каких принципах основано определение атомной массы изотопов с помощью масс-спектрометра, б) В несколько сокращенном виде ряд радиоактивного превращения U можно представить следующим образом:

1) Укажите массовое число и атомный номер изотопа X и определите, какому элементу он принадлежит.

2) Укажите, какие частицы и в каком количестве испускаются на стадиях Р и

3) Вычислите процентный состав (по массе) смеси двух изотопов свинца, , имеющий среднюю атомную массу 209,32.

в) Что представляют собой -излучение и как ведет себя каждое из них при пропускании:

1) через магнитное поле; 2) через бумагу; 3) через газ?

г) Определите, к какому типу относится излучение, обозначенное символами J, К и L, в следующих ядерных превращениях:

В каком из этих превращений испускаемое излучение представляет собой частицы, а в каком - нет?

д) В некотором образце воды отношение числа атомов трития к числу атомов водорода составляло Исходя из того что период полураспада трития равен 12,25 лет, вычислите, какое число атомов трития останется в 10 г этой воды по истечении 49 лет.

11. а) Допустим, что Р представляет собой радиоизотоп, который подвергается следующим превращениям:

Если атомный номер изотопа Р равен 88, а его массовое число равно 228, то каковы атомный номер и массовое число изотопа S? б) Укажите, одинаков ли период полураспада у двух образцов каждой указанной ниже пары:

12. а) Что следует вписать вместо и z в уравнениях следующих ядерных реакций?

б) Период полураспада изотопа свинца с массовым числом 210 равен 21 году. Спустя какое время после получения образца этого изотопа в нем останется лишь восьмая часть его исходной массы?

в) Радиоактивный изотоп элемента тория с массовым числом 232 и атомным номером 90 распадается, испуская а-излучение и превращаясь в элемент X, который затем испускает р-частицу и превращается в элемент Y; последний в свою очередь также теряет р-частицу и образует элемент Z. Каковы массовое число и атомный номер элемента