Решение: Определить атомный номер, массовое число и химический символ ядра, которое получится

Условие задачи:

Определить атомный номер, массовое число и химический символ ядра, которое получится, если в ядре \(_{2}^{3}He\) протоны заменить нейтронами, а нейтроны протонами.

Задача №11.6.12 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

\(_{2}^{3}He\), \(Z_2-?\), \(A_2-?\)

Решение задачи:

Исходя из записи химического элемента \(_{2}^{3}He\) понятно, что его зарядовое число \(Z_1\) равно 2, а массовое число \(A_1\) равно 3.

Зарядовое число \(Z\) — это общее количество всех электронов на электронной оболочке атома или протонов, содержащихся в ядре, данного химического элемента. Это число одинаково для всех изотопов данного химического элемента. Поэтому понятно, что:

\[{n_{p1}} = {n_{e1}} = Z_1\]

\[{n_{p1}} = 2\]

Массовое число \(A\) — это сумма числа протонов и нейтронов, то есть число нуклонов. Так как изотопы отличаются количеством нейтронов в ядре, то массовое число у изотопов данного химического элемента различно. Исходя из этого, имеем:

\[A = {n_{n1}} + {n_{p1}}\]

\[{n_{n1}} = A — {n_{p1}}\]

\[{n_{n1}} = 3 — 2 = 1\]

Согласно условию задачи в ядре \(_{2}^{3}He\) протоны заменяем нейтронами, а нейтроны протонами, поэтому:

\[\left\{ \begin{gathered}
{n_{p2}} = {n_{n1}} = 1 \hfill \\
{n_{n2}} = {n_{p1}} = 2 \hfill \\
\end{gathered} \right.\]

Пользуясь теми же размышлениями, имеем:

\[\left\{ \begin{gathered}
Z = {n_{p2}} = 1 \hfill \\
A = {n_{p2}} + {n_{n2}} = 2 + 1 = 3 \hfill \\
\end{gathered} \right.\]

Зарядовое число есть порядковый номер элемента в таблице Менделеева. Номер 1 в этой таблице, как известно, имеет водород H. В итоге мы получили изотоп водорода \(_{1}^{3}H\), который называется тритий.