Fizyka

Wiązka zadań

Izotopy nietrwałe

Drukuj

Sugerowane przeznaczenie Praca na lekcji, Sprawdzian

Zadanie

Dla każdej liczby nukleonów w jądrze istnieje pewna optymalna proporcja między liczbą protonów i neutronów, zapewniająca stabilność jądra. Przykładowo dla jądra składającego się z 15 nukleonów stabilnym izotopem jest izotop azotu 15N, zawierający 7 protonów i 8 neutronów (czasem dla danej liczby nukleonów możliwe są dwie stabilne kombinacje liczby protonów i neutronów).

Izotopy w których te proporcje są inne, niż w izotopach trwałych o tej samej liczbie nukleonów, okazują się nietrwałe.

Izotopy, w których jest nadwyżka neutronów (np. 15C, zawierający 9 neutronów i 6 protonów) ulegają rozpadowi β, w którym neutron przechodzi w proton i elektron, co zmniejsza liczbę neutronów, a zwiększa protonów.

Izotopy , w których jest nadwyżka protonów (np. 15O, zawierający 8 protonów i 7 neutronów) ulegają rozpadowi β+, w którym proton przechodzi w neutron i pozyton (cząstkę o masie równej masie elektronu, lecz o przeciwnym ładunku), co zmniejsza liczbę protonów, a zwiększa neutronów.

Maciek dowiedział się ze powstający w elektrowni jądrowej izotop   nie jest trwały i podlega rozpadowi promieniotwórczemu. Sprawdził w tablicach  chemicznych, że trwałymi izotopami o liczbie masowej 94 są 40Zr oraz 42Mo.

(1) Można stąd wywnioskować, że   ulega rozpadowi:

A. β,

B. β+ ,

 (2) ponieważ liczba neutronów w tym izotopie jest

A. większa

B. mniejsza

od liczby neutronów w izotopach stabilnych o takiej samej liczbie nukleonów. 

Odpowiedź, podstawa programowa i omówienie zadania

Poprawna odpowiedź

1.A., 2.A.

Wymaganie ogólne

4 Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy przeczytanych tekstów (w tym popularno-naukowych).

Wymaganie szczegółowe

3.3 Fizyka jądrowa. Uczeń wymienia właściwości promieniowania jądrowego ?, ?, ? opisuje rozpady alfa, beta (wiadomości o neutrinach nie są wymagane), sposób powstawania promieniowania gamma posługuje się pojęciem jądra stabilnego i niestabilnego

Komentarz

Zadanie sprawdza umiejętność rozumienia tekstu popularnonaukowego oraz wyciągania wniosków na jego podstawie. Zostało ono wykorzystane w badaniu, w którym wzięli udział uczniowie klas drugich liceum ogólnokształcącego. Korzystając z informacji zawartych w tekście, należy najpierw ustalić, dlaczego izotop  jest nietrwały. Możliwości są tylko dwie: albo posiada on nadwyżkę protonów w stosunku do stabilnych izotopów o tej samej liczbie masowej (i wtedy zajdzie rozpad β+), albo neutronów (i nastąpi rozpad β).

 Izotop  jest zbudowany z 94 nukleonów, w tym 38 protonów. Pozostałe 56 nukleonów to neutrony. Na temat stabilnych izotopów 40Zr (cyrkon) i 42Mo (molibden) dowiadujemy się z tekstu, że mają tę samą liczbę masową, co wyżej wymieniony izotop. Zatem oba z nich są zbudowane z 94 nukleonów, przy czym cyrkon z 40 protonów i 54 neutronów, a molibden z 42 protonów i 52 neutronów. Porównując proporcje protonów do neutronów we wszystkich tych izotopach stwierdzamy, że niestabilny izotop strontu posiada nadmiar neutronów w stosunku do stabilnych izotopów o tej samej liczbie masowej. W takim razie ulegnie on rozpadowi β. Prawidłową odpowiedzią jest zatem kombinacja 1.A., 2.A., którą wybrało 46,2% uczestników badania.

 Rozwiązywalność poszczególnych etapów zadania wynosiła odpowiednio 65,6% oraz 66,2%. Wynika z tego, że co trzecia osoba udzielająca prawidłowej odpowiedzi w którejś z tych dwu części nie umiała rozwiązać całego zadania. Być może uczniowie ci nie przeczytali wystarczająco uważnie tekstu (jego długość mogła zniechęcić) i typowali odpowiedź losowo. Warto w tym miejscu zwrócić uwagę na fakt, iż nawet osoby, które przeczytały dokładnie cały tekst, mogły mieć problem z zadaniem, wynikający z niedostatecznego opanowania zapisu symbolicznego. Wyniki uzyskane dla innych zadań wykorzystanych w badaniach Pracowni Przedmiotów Przyrodniczych pokazują, że część uczniów nie rozumie znaczenia pojęć „liczba masowa” czy „liczba atomowa”, a co za tym idzie – nie potrafi czytać ze zrozumieniem symboli używanych do oznaczenia składu jądra atomowego.


Utwór jest chroniony prawem autorskim. Zasady i warunki korzystania z niego określa Regulamin Serwisu Bazy Dobrych Praktyk.

"Masz uwagi do treści? Uważasz, że zawiera błąd? Napisz na bnd@ibe.edu.pl

* Chcesz otrzymywać informacje o nowych zadaniach?

Zaprenumeruj newsletter na pierwszej stronie "Entuzjaści Edukacji"

* Słowa kluczowe

absorpcja światła   Akomodacja oka   amperomierz   amplituda   amplituda drgań   analiza tekstu   analiza wykresów   atom wodoru   barwy   bateria   biomasa   bryła sztywna   ciepło   ciepło topnienia   ciepło właściwe   ciężar   ciśnienie   cyfry znaczące   czas   częstotliwość drgań    
.