Радиоактивность, закон радиоактивного распада, ядерные реакции
Радиоактивность — это самопроизвольное превращение ядра в другое ядро с испусканием частиц: оно идёт без внешней причины, и ни температура, ни давление, ни химическое окружение на него не влияют. На ЕГЭ тема нужна в задании 16 (1 балл: α- и β-распады, ядерные реакции, закон радиоактивного распада), а также в заданиях 17 и 18.
Формулы темы в одной таблице
| Запись | Что происходит | Пример и смысл |
|---|---|---|
| AZX → A−4Z−2Y + 42He | α-распад: A уменьшается на 4, Z — на 2 | 22286Rn → 21884Po + 42He |
| AZX → AZ+1Y + 0−1e | β⁻-распад: A не меняется, Z растёт на 1 | 146C → 147N + 0−1e; электрон рождается при превращении нейтрона в протон |
| γ-излучение | Ни A, ни Z не меняются | Возбуждённое ядро переходит в спокойное состояние, испуская фотон |
| N = N₀ (1/2)^(t/T) | N₀ — ядер было, N — осталось, T — период полураспада | Через 2T остаётся 1/4, через 3T — 1/8; распалось N₀ − N |
| λ = (ln 2)/T | λ — постоянная распада | Чем больше λ, тем быстрее распад |
| ΣAдо = ΣAпосле, ΣZдо = ΣZпосле | Баланс массовых и зарядовых чисел | 2713Al + 42He → 3015P + 10n |
| Q = (Σmдо - Σmпосле) c² | Энергия ядерной реакции | Масса уменьшилась — энергия выделилась; 1 а.е.м. ≈ 931,5 МэВ |
Быстрые ответы
Что такое радиоактивность?
Радиоактивность — самопроизвольное превращение ядра в другое ядро с испусканием частиц. Она идёт без внешней причины, и внешние условия — температура, давление, химическое окружение, поля — на неё не влияют.
Как решать задачи на радиоактивный распад и ядерные реакции?
Шаги такие:
- прочитай, что именно спрашивают
- есть T и t — это закон распада
- есть уравнение с вопросительным знаком — это баланс
- держи в голове две карточки, а не четыре правила
- проверь баланс обратной подстановкой.
Остальные шаги — в разделе темы выше.
Какие ошибки чаще всего допускают в теме «Радиоактивность, закон радиоактивного распада, ядерные»?
При β⁻-распаде увеличивают массовое число. Из ядра вылетает электрон — и рука пишет A + 1. Нет: электрон родился из нейтрона, нуклон никуда не делся, он просто стал протоном. A не меняется, растёт только Z. Утверждение «при β-распаде массовое число увеличивается на единицу» — готовый ложный вариант в задании 18.
Что нужно запомнить по теме «Радиоактивность, закон радиоактивного распада, ядерные»?
Главное:
- N = N₀ (1/2)^(t/T) = N₀ · 2^(-t/T)
- ^A_ZX → ^(A-4)_(Z-2)Y + ⁴₂He
- ^A_ZX → ^A_(Z+1)Y + ⁰₋₁e
- ΣAдо = ΣAпосле, ΣZдо = ΣZпосле
- γ-излучение: ни A, ни Z не меняются
- Распалось = N₀ − N.
Формула даёт оставшиеся. Остальное — в разделе темы выше.
Радиоактивное ядро распадается само: его нельзя ни поторопить нагревом, ни остановить давлением. Судьбу одного ядра предсказать невозможно, зато поведение миллиарда описывает одна короткая формула. На ЕГЭ это задание 16: баланс массового и зарядового чисел при распадах и ядерных реакциях плюс закон убыли числа ядер.
Что такое радиоактивность?
Радиоактивность — самопроизвольное превращение одного ядра в другое с испусканием частиц. Ключевое слово здесь — самопроизвольное. Ядро не «изнашивается» и не ждёт толчка снаружи: у него просто нет устойчивого состояния, и рано или поздно оно перестроится само.
Отсюда следует утверждение, которое любят выносить в задание 18: на радиоактивность не влияют внешние условия. Нагрей образец, охлади, сожми, помести в магнитное поле, свяжи атом в химическое соединение — период полураспада (время, за которое распадается половина ядер; строгое определение и формула — чуть ниже) не сдвинется. Причина в масштабе энергий. Нагрев и химия работают с электронной оболочкой, где энергии измеряются электронвольтами, а распад происходит в ядре, где счёт идёт на мегаэлектронвольты — в миллионы раз больше. Всё, что можно сделать с веществом в школьной лаборатории, для ядра просто незаметно.
Второе свойство — случайность. Про конкретное ядро нельзя сказать, когда оно распадётся: через секунду, через год или через тысячу лет. Можно назвать только вероятность. Но когда ядер становится много — миллиарды, — случайность отдельных судеб складывается в очень точную закономерность для всего образца. На этом и держится вся тема: закон распада описывает количество ядер, а не судьбу одного.
Излучений три, и в магнитном поле они ведут себя по-разному — это самый наглядный способ их различить. α-частица имеет заряд +2e и отклоняется в одну сторону. β-частица — это электрон, заряд −e: он отклоняется в противоположную сторону и гораздо сильнее, потому что у него куда меньше импульс. γ-квант заряда не имеет вовсе и летит прямо, не замечая поля.
Третье различие — проникающая способность, и она растёт от α к γ.
α: тяжёлая частица с зарядом +2e сильно ионизирует вещество на своём пути, быстро тратит энергию и застревает уже в листе бумаги.
β: лёгкий электрон ионизирует слабее, тратит энергию медленнее и проходит несколько миллиметров алюминия.
γ: заряда не несёт, ионизирует слабо — и его не «останавливают», а ослабляют: даже толстый слой свинца лишь уменьшает поток, но не обрубает его целиком. Это важная деталь формулировки: у γ-излучения наибольшая проникающая способность, но «непробиваемого» барьера для него не существует.
Проверь себя за 10 секунд
Ядро калия ⁴⁰₁₉K испытывает β⁻-распад. Какое ядро образуется?
При β⁻-распаде нейтрон превращается в протон: нуклонов в ядре остаётся столько же, поэтому A = 40 не меняется, а протонов становится на один больше, Z: 19 → 20. Элемент с номером 20 — кальций. Вариант ⁴¹₂₀Ca построен ровно на главной ошибке темы: массовое число при β⁻-распаде не растёт, ведь наружу вылетает электрон, а не нуклон.
Задача ЕГЭ по теме
Два задания 16 ЕГЭ из тренажёра: введите ответ — проверка сразу, без регистрации.
-
Задание 1 из 2
В начальный момент радиоактивный образец содержал 9600 нераспавшихся ядер. Период полураспада изотопа равен 6 ч. Определите число нераспавшихся ядер через 18 ч. В ответе запишите только число.
Показать ответ
-
Задание 2 из 2
В ядерной реакции ¹⁴₇N + ⁴₂He → ¹⁷₈O + X образуется частица X. Определите зарядовое число частицы X. В ответе запишите только число.
Показать ответ
Задания не загрузились. Обновите страницу или откройте тренажёр.
Что происходит с ядром при α-, β- и γ-распаде?
Ядро записывают двумя числами слева от символа элемента:
Сверху массовое число A — сколько всего нуклонов (протонов и нейтронов) в ядре. Снизу зарядовое число Z — сколько протонов; оно же номер элемента в таблице Менделеева. Нейтронов, соответственно, A − Z. Как устроено ядро изнутри и почему оно вообще держится — это разбирает соседняя тема «Физика атомного ядра». Здесь нам хватит этих двух чисел: вся арифметика распадов крутится только вокруг них.
α-распад. Ядро выбрасывает α-частицу, а это ядро гелия ⁴₂He — два протона и два нейтрона. Значит, у материнского ядра забирают 4 нуклона и 2 заряда:
Например, радон-222 превращается в полоний-218:
β⁻-распад. Здесь начинается главная путаница темы. Из ядра вылетает электрон — но электронов в ядре нет. Он рождается прямо в момент распада: нейтрон превращается в протон, электрон и антинейтрино — лёгкую нейтральную частицу, которая просто уносит часть энергии.
Теперь посчитай, что стало с ядром. Нуклон был — нуклон и остался, он лишь сменил сорт: массовое число не меняется. А протонов стало на один больше: Z увеличивается на 1, ядро сдвигается в таблице Менделеева на клетку вправо.
Например, углерод-14 становится азотом-14 — это тот самый распад, на котором держится радиоуглеродное датирование:
Антинейтрино на баланс не влияет: у него нет ни заряда, ни массового числа, поэтому в школьных уравнениях его часто опускают. Но знать, откуда берётся электрон, стоит — именно на этом построен дистрактор «при β-распаде массовое число увеличивается на единицу». Не увеличивается.
γ-излучение. Это вообще не превращение элемента, а сброс лишней энергии. После α- или β-распада дочернее ядро часто остаётся возбуждённым, и оно переходит в спокойное состояние, испуская фотон высокой энергии. Состав ядра при этом не трогается: ни A, ни Z не меняются, элемент остаётся тем же. Поэтому γ-излучение обычно идёт не само по себе, а вдогонку другому распаду.
Собери три правила в одну картинку — и половина задания 16 будет решаться за полминуты.
Как работает закон радиоактивного распада?
Период полураспада T — время, за которое распадается половина ядер образца. Это не «время жизни» и не «время до полного исчезновения»: за T уходит ровно половина того, что было, а оставшаяся половина начинает жить по тому же правилу заново. Отсюда и закон:
Здесь N₀ — сколько ядер было в начале, N — сколько осталось нераспавшихся через время t. Ту же формулу пишут в виде N = N₀ · 2^(-t/T) — это одно и то же, просто дробь убрали в показатель со знаком минус.
Смотри на показатель степени внимательно: это отношение t/T, а не произведение t·T. Смысл у него простой — это число прошедших периодов, то есть сколько раз ты делил пополам. Проверить себя можно за секунду: отношение безразмерно, а произведение времени на время — это «квадратные секунды», такого в показателе быть не может.
Если t кратно T, калькулятор не нужен вообще: через T остаётся 1/2, через 2T — 1/4, через 3T — 1/8, через 4T — 1/16. Отсюда сразу видно и главное следствие: вещество не исчезает полностью никогда. Сколько ни дели пополам, ноль не получится. Утверждение «за два периода полураспада распадутся все ядра» ложно — распадутся три четверти.
С единицами тут неожиданно просто: t и T должны быть в одних и тех же единицах, и всё. Переводить в секунды не надо: в отношении t/T единицы сокращаются сами. Период дан в сутках и время в сутках — считай в сутках.
А вот на чём балл теряют регулярно — так это на вопросе. Формула даёт оставшиеся ядра. Если спрашивают, сколько ядер распалось, ответ равен N₀ - N. В условии меняется одно слово, а ответы отличаются в разы.
В лаборатории ниже рядом с периодом полураспада показана ещё одна величина — постоянная распада λ. Это другой способ измерить ту же скорость распада, и связаны они жёстко: λ = ln 2/T. Чем больше λ, тем быстрее распад, а с периодом всё наоборот. Путать их нельзя, но и гнаться за λ не нужно: в кодификаторе закон записан через период полураспада, и все тренировочные задания решаются именно этой формой.
Ещё одна величина, которая всплывает в задачах, — активность, то есть число распадов в секунду. Отдельную формулу для неё заучивать не надо: активность пропорциональна числу оставшихся ядер, а значит убывает по тому же закону и с тем же периодом полураспада. Задача «активность упала с 640 до 40 Бк за 12 часов, найди период» решается устно: 640 → 320 → 160 → 80 → 40 — это четыре половинки, значит 4T = 12 ч и T = 3 ч.
Ядерные реакции: те же два числа
Ядерная реакция — превращение ядер при столкновении с частицей или другим ядром. В отличие от распада, сама она не случается: её надо вызвать, обстреляв мишень. Но считается она ровно так же — балансом двух чисел.
Правило одно: сумма массовых чисел слева равна сумме массовых чисел справа, и то же самое для зарядовых чисел.
За первым равенством стоит сохранение числа нуклонов, за вторым — сохранение электрического заряда. Никакой другой физики в этих задачах нет: две линейные строчки.
Типичная формулировка: одну из частиц заменили вопросительным знаком. Ищешь её A и Z вычитанием — и опознаёшь. Пусть алюминиевую фольгу обстреливают α-частицами, и среди продуктов находят фосфор-30. Что ещё вылетело?
Массовые числа: слева 27 + 4 = 31, справа уже есть 30, значит A = 1. Зарядовые: слева 13 + 2 = 15, справа уже есть 15, значит Z = 0. Один нуклон без заряда — это нейтрон ¹₀n.
Теперь главное упрощение всей темы. Распад — частный случай той же арифметики, просто слева стоит одно ядро. Значит, правила «A −4, Z −2» и «A то же, Z +1» можно вообще не заучивать, а выводить за пять секунд из баланса — если помнишь всего две карточки: α-частица это ⁴₂He, а β⁻-частица это ⁰₋₁e. Всё остальное — вычитание.
Цепочка распадов считается так же, только эффекты складываются, и порядок шагов неважен. Ядро прошло 3 α-распада и 2 β⁻-распада: массовое число упало на 3·4 = 12; зарядовое упало на 3·2 = 6 и выросло на 2·1 = 2, то есть в сумме стало меньше на 4. Не рисуй всю цепочку по шагам — просто сложи сдвиги.
Энергия реакции. Суммарная масса продуктов и суммарная масса исходных частиц не совпадают, и разница переходит в энергию по формуле E = Δm c²:
Масса уменьшилась — энергия выделилась (Q > 0); масса выросла — реакцию пришлось «оплатить» энергией налетающей частицы. Считать удобно в атомных единицах массы: переводной множитель 1 а.е.м.≈931,5 МэВ в задачах дают в условии, запоминать его не нужно. Сам аппарат дефекта массы и энергии связи ядра разбирает соседняя тема «Физика атомного ядра» — здесь достаточно понимать связку «убыль массы → выделенная энергия».
Три вида излучения
| Излучение | Что это | Проникающая способность и магнитное поле |
|---|---|---|
| α | Ядро гелия 42He, заряд +2e | Задерживается листом бумаги; в магнитном поле отклоняется |
| β⁻ | Электрон, заряд −e | Проходит несколько миллиметров алюминия; отклоняется в противоположную α сторону и сильнее |
| γ | Фотон высокой энергии, заряда нет | Толстый слой свинца лишь ослабляет поток; в магнитном поле не отклоняется |
Разбор: ампула с радоном
Как решать задачи на радиоактивный распад и ядерные реакции?
- 1Прочитай, что именно спрашивают. Осталось или распалось? Ядро-продукт или вылетевшая частица? Массовое число или зарядовое? Верно решённая чужая задача — самый обидный способ потерять этот балл.
- 2Есть T и t — это закон распада. Первым делом посчитай отношение t/T. Получилось целое число — считай устно, деля пополам столько раз. В тренировочных заданиях оно всегда выходило целым.
- 3Есть уравнение с вопросительным знаком — это баланс. Сложи A слева, сложи A справа, приравняй. То же самое с Z. Две строчки арифметики, физика не требуется.
- 4Держи в голове две карточки, а не четыре правила. α-частица — ⁴₂He, β⁻-частица — ⁰₋₁e. Из них баланс сам выдаёт и «A −4, Z −2», и «A то же, Z +1». Заучивать сдвиги отдельно незачем.
- 5Проверь баланс обратной подстановкой. Сложи A у продуктов, сложи Z, сравни с исходными числами. Пять секунд — и почти любая арифметическая ошибка ловится. В задании 16 больше проверять всё равно нечего.
- 6Следи за единицами времени. t и T должны быть в одних единицах: часы с часами, сутки с сутками. Если у тебя вышло дробное число периодов вроде 2,7 — скорее всего, единицы разъехались. В СИ переводить не нужно, в отношении они сокращаются.
Проверь себя
Пять вопросов ровно по тем местам, где в задании 16 теряют балл. Отвечай, не подглядывая в текст выше.
1.Ядро калия ⁴⁰₁₉K испытывает β⁻-распад. Какое ядро образуется?
При β⁻-распаде нейтрон превращается в протон: нуклонов в ядре остаётся столько же, поэтому A = 40 не меняется, а протонов становится на один больше, Z: 19 → 20. Элемент с номером 20 — кальций. Вариант ⁴¹₂₀Ca построен ровно на главной ошибке темы: массовое число при β⁻-распаде не растёт, ведь наружу вылетает электрон, а не нуклон.
2.В образце было 2400 радиоактивных ядер, период полураспада — 5 минут. Сколько ядер распадётся за 15 минут?
За 15 минут проходит 15/5 = 3 периода полураспада, поэтому осталось N = 2400·(1/2)³ = 2400/8 = 300 ядер. Но спросили не «осталось», а «распалось»: N₀ − N = 2400 − 300 = 2100. Вариант 300 — это верный ответ на другой вопрос, и именно ради такой замены одного слова условие и пишут.
3.Бериллий обстреливают α-частицами. В реакции ⁹₄Be + ⁴₂He → ¹²₆C + X образуется ещё одна частица. Что это за частица?
Считаем баланс. Массовые числа: слева 9 + 4 = 13, справа уже есть 12 — значит у X массовое число 1. Зарядовые: слева 4 + 2 = 6, справа уже есть 6 — значит заряд X равен нулю. Один нуклон и нулевой заряд — это нейтрон. Протон не подходит: у него Z = +1, и баланс зарядов сломается.
4.Возбуждённое ядро испустило γ-квант. Что произошло с его массовым и зарядовым числами?
γ-излучение — это сброс лишней энергии возбуждённым ядром, а не вылет нуклонов. Состав ядра не трогается, поэтому и A, и Z остаются прежними, и элемент остаётся тем же самым. Первый вариант описывает α-распад, второй — β⁻-распад.
5.Ампулу с радиоактивным препаратом нагрели с 20 до 500 °C. Как изменится период полураспада препарата?
Радиоактивный распад идёт внутри ядра и самопроизвольно. Нагрев, давление, химические превращения и внешние поля действуют на электронную оболочку атома, где энергии в миллионы раз меньше ядерных, — до ядра они попросту не дотягиваются. Период полураспада остаётся постоянной характеристикой изотопа. Это готовое утверждение-якорь для задания 18.
Какие ошибки делают в задачах на радиоактивный распад?
При β⁻-распаде увеличивают массовое число. Из ядра вылетает электрон — и рука пишет A + 1. Нет: электрон родился из нейтрона, нуклон никуда не делся, он просто стал протоном. A не меняется, растёт только Z. Утверждение «при β-распаде массовое число увеличивается на единицу» — готовый ложный вариант в задании 18.
Умножают вместо деления в показателе. В законе N = N₀ (1/2)^(t/T) в степени стоит отношение t/T, а не произведение t·T. Мгновенная проверка: показатель обязан быть безразмерным. Период 8 суток, прошло 16 суток — это 2 периода, осталась четверть.
Считают, что за два периода полураспада распадается всё. Логика «половина плюс половина равно целое» здесь не работает: второй период съедает половину остатка, а не половину начального количества. За 2T остаётся 1/4, распадается 3/4. Нуля эта формула не достигает никогда.
Отвечают «осталось» там, где спросили «распалось». Формула всегда даёт оставшиеся ядра N. Распавшихся — N₀ - N. Подчеркни это слово в условии карандашом до того, как начнёшь считать.
Путают период полураспада T и постоянную распада λ. Это разные величины, связанные соотношением λ = ln 2/T: большой период означает медленный распад и маленькую λ. Подставишь одну вместо другой — получишь неверный, но правдоподобный на вид ответ, а такую ошибку глазами уже не поймать.
Приписывают γ-излучению превращение элемента. γ-квант уносит энергию, а не нуклоны: A и Z остаются прежними, элемент тот же. Если в варианте после γ-излучения «поменялся элемент» — это неверный пункт.
Смешивают единицы времени. t и T должны быть в одних единицах. Период 2 часа, прошло 300 минут — сначала приведи к общему: либо 5 часов, либо 120 минут. А вот переводить в секунды не нужно вовсе: в отношении t/T единицы сокращаются сами.
Запомни для ЕГЭ
На экзамене
- Задание 16 стоит 1 балл и решается за 2–3 минуты, если ты сразу узнал тип. Есть T и t — закон распада. Есть уравнение с «?» — баланс A и Z. Узнавание типа здесь и есть вся работа.
- Задание 16 ты делишь с соседней темой «Физика атомного ядра»: там дефект массы и энергия связи. В конкретном варианте будет что-то одно, но заранее не угадаешь — готовь оба.
- Задание 18 берёт отсюда одно-два утверждения-якоря. Держи наготове три: массовое число при β⁻-распаде не меняется; γ-излучение не меняет ни A, ни Z; период полураспада не зависит от внешних условий. В тренировочных заданиях 18 пункт про β-распад действительно встречается — и построен он ровно на первой ловушке.
- В части 2 этой темы нет: развёрнутые задачи 21–26 идут по механике, МКТ, термодинамике, электродинамике и оптике — ядерной физики среди них не бывает. Весь твой квантовый блок — это задания 16 и 17 плюс доля в 18, то есть два задания и 3 первичных балла из 45. Вкладываться в тему сверх меры не стоит — но 16-е при этом одно из самых дешёвых в работе по затраченному времени.
- Проверка баланса обратной подстановкой обязательна. Сложи A у продуктов, сложи Z, сравни с исходными. Это дешевле, чем пересчитывать заново, и ловит почти всё.
- Если задание требует опознать элемент по зарядовому числу, а не назвать сами A и Z, — сначала всё равно посчитай числа. Формулировки «определите массовое число» и «определите элемент» в заданиях встречаются обе, но арифметика у них одна и та же.
Лаборатория: кривая радиоактивного распада
Главное про закон распада разобрано выше, в блоке «Закон радиоактивного распада»: N = N₀·(1/2)^(t/T), за каждый период полураспада остаток делится пополам, а нуля кривая не достигает никогда. Ядерные реакции модуль не разбирает — они целиком в блоке «Ядерные реакции: те же два числа».
Открыть лабораторию в веб-кабинетеСловарь темы
- Радиоактивность
- Самопроизвольное превращение ядра в другое ядро с испусканием частиц. Идёт без внешней причины, и внешние условия — температура, давление, химическое окружение, поля — на неё не влияют.
- Нуклон
- Общее название протона и нейтрона — частиц, из которых состоит ядро. Число нуклонов в ядре и есть массовое число A.
- Массовое число A
- Полное число нуклонов в ядре, верхний индекс слева от символа элемента. При α-распаде уменьшается на 4, при β⁻-распаде и γ-излучении не меняется.
- Зарядовое число Z
- Число протонов в ядре, нижний индекс слева от символа элемента. Совпадает с номером элемента в таблице Менделеева, поэтому именно оно определяет, какой это элемент. Нейтронов в ядре A − Z.
- Изотопы
- Ядра одного элемента с одинаковым Z, но разным A: различаются числом нейтронов. Химически почти неразличимы, а по устойчивости и периоду полураспада могут отличаться радикально.
- α-частица
- Ядро гелия ⁴₂He: два протона и два нейтрона, заряд +2e. Сильно ионизирует вещество и потому задерживается листом бумаги.
- β⁻-частица
- Электрон ⁰₋₁e, который рождается в момент распада при превращении нейтрона в протон. В самом ядре электронов нет — он не «хранился» там заранее.
- γ-излучение
- Фотоны высокой энергии, которые испускает возбуждённое ядро при переходе в спокойное состояние. Состав ядра не меняет; обладает наибольшей проникающей способностью, толстый слой свинца его ослабляет, но не обрывает полностью.
- Период полураспада T
- Время, за которое распадается половина имеющихся ядер. Постоянная характеристика изотопа: изменить её внешними условиями нельзя. Не путать со «временем полного распада» — такого времени не существует.
- Постоянная распада λ
- Другая мера скорости распада, связанная с периодом соотношением λ = ln2 / T. Чем больше λ, тем быстрее идёт распад. В тренировочных заданиях не требуется — там работает форма закона с периодом полураспада.
- Активность
- Число распадов в образце за секунду, измеряется в беккерелях (Бк). Пропорциональна числу оставшихся ядер, поэтому убывает по тому же закону и с тем же периодом полураспада.
- Ядерная реакция
- Превращение ядер при столкновении с частицей или другим ядром. В отличие от распада, требует внешнего воздействия. Считается балансом массовых и зарядовых чисел.
Задание дня ЕГЭ — каждый день одно новое · задание раз в неделю в Telegram
Источники и проверка
6 документов
- Демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ 2027 по физике (архив ФИПИ). ФИПИ, проект 2027 года.
- ФИПИ: демоверсии, спецификации и кодификаторы ЕГЭ 2027. ФИПИ, проект 2027 года.
- Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования (приказ Минобрнауки России от 17.05.2012 № 413, в редакции приказа Минпросвещения России от 12.08.2022 № 732) — на него опирается кодификатор ЕГЭ.
- Федеральная образовательная программа среднего общего образования (приказ Минпросвещения России от 18.05.2023 № 371) — на него опирается кодификатор ЕГЭ.
Предметные первоисточники
- The International System of Units (SI), 9th edition (Международная система единиц (СИ), 9-е издание). Международное бюро мер и весов (BIPM), 2019, действующая редакция.
- Постановление Правительства Российской Федерации от 31.10.2009 № 879 «Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации» (в ред. от 09.03.2022 № 323). Официальный интернет-портал правовой информации.
Соответствие кодификатору ЕГЭ 2027 (проект ФИПИ от 28.08.2026, сверено ): 4.3.2 «Радиоактивность. Альфа-распад. Бета-распад. Гамма-излучение»; 4.3.3 «Закон радиоактивного распада»; 4.3.4 «Ядерные реакции. Деление и синтез ядер».
Что сверено по документам
- Задание 16 (1 балл) проверяет α- и β-распад, ядерные реакции и закон радиоактивного распада.
- α-распад: A уменьшается на 4, Z — на 2, испускается ядро гелия ⁴₂He. Пример ²²²₈₆Rn → ²¹⁸₈₄Po + ⁴₂He.
- β⁻-распад: A не меняется, Z увеличивается на 1; электрон рождается при превращении нейтрона в протон, в ядре электронов нет. Пример ¹⁴₆C → ¹⁴₇N + ⁰₋₁e.
- Утверждение «при β-распаде массовое число увеличивается на 1» ложно и используется как дистрактор.
- γ-излучение не меняет ни A, ни Z; это переход возбуждённого ядра в основное состояние с испусканием фотона.
- Проникающая способность растёт от α к γ: α задерживается листом бумаги, β — несколькими миллиметрами алюминия, γ толстым слоем свинца лишь ослабляется, но не обрывается полностью.
- Заряд α-частицы +2e (ядро гелия: 2 протона и 2 нейтрона), заряд β⁻-частицы −e; в магнитном поле они отклоняются в разные стороны, γ не отклоняется.
- Закон радиоактивного распада N = N₀·(1/2)^(t/T) = N₀·2^(−t/T); показатель — отношение t/T (число прошедших периодов), а не произведение t·T.
- За 2T остаётся 1/4 (а не ноль), за 3T — 1/8, за 4T — 1/16; полностью вещество не распадается никогда.
- Единицы t и T должны совпадать, но переводить в СИ не требуется — в отношении t/T они сокращаются.
- Формула даёт число ОСТАВШИХСЯ ядер; число распавшихся равно N₀ − N.
- Постоянная распада λ связана с периодом полураспада соотношением λ = ln2 / T; в кодификаторе закон записан через T.
- Активность убывает по тому же закону и с тем же периодом полураспада, что и число ядер.
- В ядерной реакции сохраняются суммы массовых и зарядовых чисел; по этому балансу находят неизвестную частицу.
- Энергия ядерной реакции равна убыли суммарной массы, умноженной на c²; 1 а.е.м. ≈ 931,5 МэВ, и этот множитель в задачах дают.
- Цепочка распадов считается сложением сдвигов: n α-распадов и m β⁻-распадов дают ΔA = −4n, ΔZ = −2n + m.
- Радиоактивность самопроизвольна, случайна для отдельного ядра и не зависит от внешних условий (температуры, давления, химического окружения, полей); период полураспада — постоянная изотопа.
- Радиоуглеродное датирование опирается на β⁻-распад углерода-14 в азот-14.
- Период полураспада радона-222 равен 3,8 суток, и он α-распадается в полоний-218.
- Калий-40 при β⁻-распаде превращается в кальций-40.
- В части 2 (задания 21–26) ядерной физики нет; квантовая физика — это 2 задания работы (16 и 17), суммарно 3 первичных балла из 45.
Утверждения сверены со спецификацией и кодификатором ФИПИ, проверено редакцией НейроМиши, обновлено . Как мы готовим материалы.
Закрепи на тренажёре
Прочитал теорию — реши задания по теме. Миша подберёт уровень и разберёт ошибки.
