Zadania maturalne z chemii – Izotopy i promieniotwórczość – liceum

2025 VI (f.2023) Zadanie 3. (0–2)
Jądro atomowe izotopu pewnego pierwiastka zawiera 126 neutronów. Stosunek liczby masowej tego izotopu do liczby atomowej wynosi 2,5. Opisany izotop występuje w jednym z naturalnych szeregów promieniotwórczych − powstaje w wyniku przemiany β^–, a ulega  przemianie α.

Napisz równanie przemiany β^–, której produktem jest opisany izotop, oraz równanie przemiany α, której ten izotop ulega. Uzupełnij wszystkie pola odpowiednimi symbolami i wartościami liczbowymi.

 

2025 V f.23 / Zadanie 2.
Niektóre ciężkie jądra ulegają reakcjom rozszczepienia. Takie jądra bombardowane neutronami ulegają podziałowi na dwa lżejsze fragmenty. Tej przemianie towarzyszy emisja dwóch lub trzech neutronów.
^{Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018}.   

Zadanie 2.1. (0–1)
W jednej z reakcji rozszczepienia jąder ²³⁵U powstają ⁹²Kr oraz ¹⁴¹Ba.
Uzupełnij schemat tak, aby otrzymać równanie opisanej przemiany, która prowadzi do powstania jąder kryptonu i baru.

Zadanie 2.2. (0–1)
Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Jeżeli po pochłonięciu jednego neutronu przez jądro ²³⁵U następuje jego rozszczepienie, w wyniku którego powstaje jądro ⁹³Sr i są emitowane 3 neutrony, to równocześnie tworzy się jądro (¹³⁹I / ¹⁴⁰Xe / ¹⁴⁰Ba). Wśród jąder biorących udział w tej przemianie większy stosunek liczby neutronów do liczby protonów ma jądro (²³⁵U / ⁹³Sr).

2018 S / Zadanie 2. (1 pkt)
Jądra atomowe niektórych izotopów ciężkich pierwiastków bombardowane neutronami ulegają rozszczepieniu, czyli rozpadowi na mniejsze fragmenty. Jedną z możliwych reakcji rozszczepienia jądra ²³⁵U przedstawia poniższy schemat.
²³⁵₉₂U+ ¹₀n → ¹⁴⁰₅₄Xe + ⁹³_ZE + a ¹₀n 
^{Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.}
Uzupełnij poniższą tabelę. Na podstawie informacji wstępnej wpisz symbol pierwiastka E oraz liczbę neutronów (a), wyemitowanych podczas przedstawionej reakcji rozszczepienia jednego jądra ²³⁵₉₂U.

2017 S / Zadanie 2. (2 pkt)
Izotop radu ²²⁶Ra ulega rozpadowi α. Tej przemianie towarzyszy emisja promieniowania γ. Cząstki α emitowane przez rad mogą służyć do wybijania neutronów z lekkich jąder, np.berylu ⁹Be.
^{Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.}
Napisz równania opisanych przemian jądrowych. Uzupełnij wszystkie pola w poniższych schematach.

2017 S / Zadanie 3. (1 pkt)
Poniżej przedstawiono wykres zależności masy promieniotwórczego izotopu polonu ²¹⁶Po od czasu. Symbol m_p oznacza początkową masę izotopu.

^{Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.}
Odczytaj z wykresu wartość okresu półtrwania izotopu polonu ²¹⁶Po . Określ, po ilu sekundach w próbce zawierającej 100 mg izotopu polonu ²¹⁶Po ulegnie rozpadowi 75 mg tego izotopu.
Wartość okresu półtrwania: ..............................
75 mg izotopu polonu ²¹⁶Po ulegnie rozpadowi po upływie .................................. s.

2016 S / Zadanie 3. (1 pkt)
Promieniotwórczy izotop potasu ⁴³K można otrzymać przez bombardowanie jąder izotopu argonu ⁴⁰Ar cząstkami α.
Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.
Napisz równanie opisanej reakcji jądrowej, w wyniku której można otrzymać izotop potasu ⁴³K. Uzupełnij wszystkie pola w poniższym schemacie.

2015 / Informacja do zadania 5.- 6.
Na trwałość jądra atomowego ma wpływ stosunek liczby neutronów do liczby protonów.
Kiedy jądro ma nadmiar protonów, w jego wnętrzu może zajść przemiana β⁺, w której z protonu powstają neutron, pozyton i neutrino.
₁¹p → ₀¹n + ₁⁰e⁺ + ₀⁰ν
Pozyton, e⁺, jest cząstką różniącą się od elektronu tylko znakiem ładunku elektrycznego.
Bezwzględna wartość ładunku oraz masa obydwu cząstek są jednakowe. Neutrino, ν, jest nienaładowaną elektrycznie cząstką o masie spoczynkowej bliskiej zeru.

Zadanie 5. (1 pkt)
Pozytonowa tomografia emisyjna jest metodą diagnostyki medycznej, w której wykorzystuje się strumień pozytonów. Ich źródłem może być sztuczny radioizotop fluoru ¹⁸F . Izotop ten otrzymuje się przez napromieniowanie protonami izotopu tlenu ¹⁸O .

Napisz równania opisanych reakcji − uzupełnij poniższe schematy.



Zadanie 6. (1 pkt)
Jądro o liczbie atomowej Z₁ i liczbie masowej A₁ uległo przemianie β⁺, w której wyniku powstało jądro o liczbie atomowej Z₂ i liczbie masowej A₂.
Spośród podanych zależności wybierz i podkreśl te, które są prawdziwe dla Z₁ i Z₂ oraz
dla A₁ i A₂.
Z₂ = Z₁ – 1         Z₂ = Z₁        Z₂ = Z₁ + 1
A₂ = A₁ – 1       A2 = A₁       A₂ = A₁ + 1

2019 S / Zadanie 3.
Radon jest pierwiastkiem promieniotwórczym, którego najbardziej rozpowszechniony izotop to ²²²Rn. W przyrodzie powstaje on bezpośrednio z rozpadu ²²⁶Ra. Okres półtrwania ²²²Rn jest równy 3,8 dnia, a inne izotopy tego pierwiastka są jeszcze mniej trwałe, więc wykazuje on dużą aktywność promieniotwórczą.
^{Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002.}

Zadanie 3.1. (1 pkt)
Zawartość radonu w powietrzu pobranym z kopalni wynosi 4·10¹³ atomów ²²²Rn w 1 m³.
Oblicz, po jakim czasie zawartość radonu zmaleje do 5·10¹² atomów w 1 m³.

Zadanie 3.2. (1 pkt)
Napisz równanie reakcji powstawania ²²²Rn z ²²⁶Ra. Uzupełnij wszystkie pola w poniższym schemacie.

2020 S / Zadanie 3.
Najtrwalszym izotopem neptunu jest izotop o liczbie masowej równej 237 i okresie półtrwania τ = 2,2⋅10⁶ lat. Otrzymuje się go przez napromieniowanie izotopu uranu o liczbie masowej 238 neutronami o dużej energii kinetycznej. Ta przemiana zachodzi zgodnie z poniższym schematem.
₉₂²³⁸U + ₀¹n → ₉₂²³⁷U + a₀¹n
W jej wyniku powstaje nietrwały izotop uranu o liczbie masowej A = 237. Jądro ₉₂²³⁷U ulega rozpadowi – powstaje jądro ₉₃²³⁷Np.
^{Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.}

Zadanie 3.1. (1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania, tak aby powstała informacja prawdziwa: wybierz i podkreśl wartość współczynnika a (liczbę neutronów) w równaniu przemiany izotopu uranu o liczbie masowej 238 oraz typ przemiany, której ulega izotop uranu o liczbie masowej 237.

Współczynnik a w równaniu przemiany izotopu uranu o liczbie masowej 238 jest równy (1 / 2 / 3). Izotop uranu o liczbie masowej 237 ulega przemianie (α / β⁻ / γ).

Zadanie 3.2. (1 pkt)
Oblicz, po ilu latach z próbki izotopu neptunu ₉₃²³⁷Np o masie równej m pozostanie próbka zawierająca 0,25m tego izotopu.

2024 V (f.23) / Zadanie 2.
Znanych jest kilkadziesiąt izotopów galu, które powstają w różnych reakcjach jądrowych, ale tylko nieliczne z nich są trwałe. Promieniotwórcze izotopy galu zwykle ulegają rozpadowi β^– jeżeli mają nadmiar neutronów, lub innym przemianom – przy niedomiarze neutronów.
Zadanie 2.1. (0–1)
Izotop galu o liczbie masowej równej 72 ulega rozpadowi β^–.
Uzupełnij poniższy schemat. Wpisz symbol pierwiastka, którego izotop powstaje w wyniku opisanej przemiany, oraz liczbę masową tego izotopu.

Zadanie 2.2. (0–1)
Izotop ⁶⁷Ga otrzymuje się w wyniku bombardowania izotopu cynku ⁶⁸Zn pewnymi cząstkami. W reakcji jednego jądra ⁶⁸Zn z jedną taką cząstką powstają dwa neutrony i jedno jądro ⁶⁷Ga.
Napisz równanie opisanej przemiany, której ulega jądro izotopu ⁶⁸Zn. Uzupełnij wszystkie pola w poniższym schemacie.