今、高2です。
修学旅行の行き先が「長崎」だったので、物理が原爆についての単元になりました。
そこで、半減期やら何やら出てきました。
とりあえず、半減期は公式に代入すればいいですよね。
でも、2つわからない問題があります。
問題(1)
物質量238のU(ウラン)が物質量226のRa(ラジウム)になるまでに、α崩壊、β崩壊をそれぞれ何回行うか。
問題(2)
放射性原子、質量数238のU(ウラン)はα崩壊、β崩壊を繰り返し、最後に原子番号82のPb(鉛)になって安定する。そのPbの質量数は、206、207、208のうちどれか。
この問題はどのようにして解けばいいのでしょうか。
高校生でわかるレベルで説明してくれればありがたいです。
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
>高校生でわかるレベルで説明してくれればありがたいです。
高校では「物理II」の範囲になります。物理IIの教科書の「原子核と素粒子」というところを見てください。α崩壊、β崩壊の説明があります。(γ崩壊もありますが、γ崩壊では核種は変わらないので省略)
問題の考え方としては、まず
○質量数の変化:α崩壊では質量数が4減るが、β崩壊では質量数は変化しない
ということがあります。
このことから、問題(1)で、まずα崩壊の回数が求まります。
また、問題(2)でも、β崩壊は質量数に関係しないので、質量数の変化はα崩壊の回数だけで決まります。α崩壊では質量数が4ずつ変化するので、U238 と Pb??? の質量数の差は必ず4の倍数になっていると言うことから求まります。
次に
○原子番号の変化:α崩壊では2減る、β崩壊では1増える
ということがあります。
問題(1)で、α崩壊の回数が求まったら、このα崩壊だけによる原子番号の変化を計算します。α崩壊が3回あったら、原子番号は6減ることになります。ところが、U と Ra の原子番号の差は4ですから、この違いがβ崩壊によるものであるということでβ崩壊の回数も求まります。
No.1
- 回答日時:
α崩壊
原子核からヘリウムの原子核が飛び出す。
ヘリウムは質量数4、原子番号2だから、
質量数が4減る。
原子番号が2減る。
β崩壊
原子核から電子が出てくる。
電子は負の電荷を持ち、質量は陽子や中性子に比べて非常に小さいので、
原子番号が1増える。
質量数は変わらない。
ラジウムRaは原子番号88、質量数226、
ウラン238は原子番号92、質量数238だから、両者を比べると、
質量数は、238-226=12減っているから、α崩壊12/4=3回する。
そうすると原子番号は3×2=6減って92-6=86になってしまうから、
88になるためには、88-86=2回のβ崩壊が必要ということではないか。
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