DWMED

Wirujące wokół osi jądro atomowe wytwarza pole magnetyczne i ma moment pędu zwany spinem jądrowym (spinowym momentem pędu), którego wartość zależy od wartości jądrowej spinowej liczby kwantowej (I). Wartość I ściśle powiązana jest ze składem jądra atomowego nuklidu, co w sposób schematyczny przedstawiono w tabeli:

Właściwości magnetyczne izotopów wykorzystuje się między innymi w spektroskopii NMR, która jest popularną techniką analityczną. Za jej pośrednictwem badana jest na przykład struktura związków chemicznych, przy czym gdy dla danego jądra atomowego wartość I równa jest zero, wówczas nie wykazuje ono czynności w spektroskopii NMR.

Na podstawie: W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Warszawa 2012.

Ustal, czy jądro atomowe tlenu-31 ma wartość spinowej liczby kwantowej równą 1. Uzasadnij odpowiedź.

Wirujące wokół osi jądro atomowe wytwarza pole magnetyczne i ma moment pędu zwany spinem jądrowym (spinowym momentem pędu), którego wartość zależy od wartości jądrowej spinowej liczby kwantowej (I). Wartość I ściśle powiązana jest ze składem jądra atomowego nuklidu, co w sposób schematyczny przedstawiono w tabeli:

Właściwości magnetyczne izotopów wykorzystuje się między innymi w spektroskopii NMR, która jest popularną techniką analityczną. Za jej pośrednictwem badana jest na przykład struktura związków chemicznych, przy czym gdy dla danego jądra atomowego wartość I równa jest zero, wówczas nie wykazuje ono czynności w spektroskopii NMR.

Na podstawie: W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Warszawa 2012.

Najmniejszą niezerową wartość I mają jądra tych nuklidów, których liczba nukleonów jest nieparzysta.

Oceń, którego z izotopów azotu jądro ­atomowe – ¹⁴N czy ¹⁵N ma większą wartość spinowej liczby kwantowej? Uzasadnij odpowiedź.

Konfigurację walencyjną atomów nuklidu ²¹⁹At można przedstawić w postaci 6s²6p⁵.

Podaj wartości liczb kwantowych – głównej (n), pobocznej (l), magnetycznej (m) oraz magnetycznej spinowej (ms), jakie opisują niesparowany elektron w atomie nuklidu ²¹⁹At.

Lit jest pierwiastkiem, który występuje w postaci dwóch izotopów różniących się jednym neutronem. Lżejszy z nich stanowi 7,5%  wszystkich atomów tego pierwiastka.

Wykonując stosowne obliczenia ustal liczby masowe obu izotopów litu.

Naturalnie występujący w przyrodzie tlen jest mieszaniną trzech izotopów. Najlżejszy z nich w jądrze atomowym ma 8 neutronów i stanowi 99,757% tego pierwiastka chemicznego. Kolejne dwa izotopy różnią się od siebie jednym neutronem, a najcięższy z nich ma 10 takich cząstek elementarnych. Masa atomowa tlenu wynosi 16,0045 u.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Ustal skład izotopowy tlenu naturalnie występującego w przyrodzie. Obliczenia prowadź z dokładnością do trzeciego miejsca po przecinku.

Naturalnie występujący w przyrodzie tlen jest mieszaniną trzech izotopów. Najlżejszy z nich w jądrze atomowym ma 8 neutronów i stanowi 99,757% tego pierwiastka chemicznego. Kolejne dwa izotopy różnią się od siebie jednym neutronem, a najcięższy z nich ma 10 takich cząstek elementarnych. Masa atomowa tlenu wynosi 16,0045 u.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Oblicz bezwzględną masę cząsteczki tlenu złożonej z dwóch najlżejszych jego izotopów.

Naturalnie występujący w przyrodzie tlen jest mieszaniną trzech izotopów. Najlżejszy z nich w jądrze atomowym ma 8 neutronów i stanowi 99,757% tego pierwiastka chemicznego. Kolejne dwa izotopy różnią się od siebie jednym neutronem, a najcięższy z nich ma 10 takich cząstek elementarnych. Masa atomowa tlenu wynosi 16,0045 u.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Z dokładnością do trzeciego miejsca po przecinku określ, jaki procent masy najcięższego izotopu tlenu stanowią elektrony?

Jedną z przemian jądrowych biegnących podczas wybuchu bomby atomowej jest rozszczepienie atomu uranu-235 w wyniku jego zderzenia z neutronem. Wśród produktów znajduje się wówczas izotop pierwiastka, którego atomy mają wszystkie elektrony sparowane, przy czym elektrony walencyjne opisuje główna liczba kwantowa o wartości równej 6. Drugi powstały w wyniku tej przemiany izotop jest gazem szlachetnym, którego atomy mają cztery powłoki elektronowe oraz liczbę masową równą co do wartości liczbie atomowej rozszczepianego atomu pierwiastka chemicznego. Stosunek liczby neutronów (rozszczepiającego względem powstałych w wyniku opisanej przemiany) wynosi 1:2.

Na podstawie: P. W. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018.

Pamiętając o prawie zachowania masy oraz ładunku napisz równanie opisanej przemiany rozszczepienia jednego atomu izotopu uranu-235.

Jedną z przemian jądrowych biegnących podczas wybuchu bomby atomowej jest rozszczepienie atomu uranu-235 w wyniku jego zderzenia z neutronem. Wśród produktów znajduje się wówczas izotop pierwiastka, którego atomy mają wszystkie elektrony sparowane, przy czym elektrony walencyjne opisuje główna liczba kwantowa o wartości równej 6. Drugi powstały w wyniku tej przemiany izotop jest gazem szlachetnym, którego atomy mają cztery powłoki elektronowe oraz liczbę masową równą co do wartości liczbie atomowej rozszczepianego atomu pierwiastka chemicznego. Stosunek liczby neutronów (rozszczepiającego względem powstałych w wyniku opisanej przemiany) wynosi 1:2.

Na podstawie: P. W. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018.

Rozszczepienie atomu uranu-235 neutronem może przebiegać z utworzeniem dwunastu neutronów. Powstają wtedy ponadto inne izotopy pierwiastków chemicznych opisanych w informacji wprowadzającej, które pozostają względem siebie oraz względem uranu w stosunku molowym 1:1:1.

Oceń poprawność poniższych zdań wpisując literę „P” (prawda) lub literę „F” (fałsz).

Izotop Th-232 ulega naturalnej przemianie promieniotwórczej zwanej rozpadem α (alfa).

Napisz równanie opisanej przemiany i określ liczbę neutronów, jakie znajdują się w jądrze atomowym powstałego pierwiastka metalicznego.

Izotopy ²¹⁹At ulegają między innymi rozpadowi β‾.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Napisz równanie przebiegającego rozpadu β‾, któremu ulega izotop ²¹⁹At.

Izotop ²¹⁹At powstaje w wyniku rozpadu α pewnego radionuklidu.

Podaj symbol pierwiastka o którego radionuklidzie mowa oraz wartości opisujących go liczb – masowej (A) oraz atomowej (Z).

Nuklidy astatu-211 otrzymać można jedynie w wyniku bombardowania cząstkami α jednego z izotopów pewnego pierwiastka chemicznego. W wyniku takiej reakcji jądrowej powstają również dwa neutrony.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Napisz równanie opisanej reakcji jądrowej.

Rysunek poniżej przedstawia charakterystykę zmian masy izotopu talu-210 w czasie 8 minut.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Określ, jaka ilość tego radioizotopu rozpadła się w ciągu pierwszych 5 minut?

Rysunek poniżej przedstawia charakterystykę zmian masy izotopu talu-210 w czasie 8 minut.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Ustal czas połowicznej przemiany (rozpadu) tego radionuklidu.