Bir alfa parçacığı \( ^{4}_{2}\alpha \) olarak gösterilir. Buna göre, \( ^{238}_{92}U \) atomu bir alfa parçacığı yayınlarsa oluşan yeni elementin atom ve kütle numarası aşağıdakilerden hangisidir?
A) \( ^{234}_{90}Th \)Sevgili öğrenciler, bu tür nükleer tepkime soruları, atom numarası ve kütle numarası korunumu prensiplerini anlamamızı gerektirir. Gelin, bu soruyu adım adım, dikkatlice çözelim:
Bir atomun radyoaktif bozunması sırasında, başlangıçtaki çekirdek (ana çekirdek) bir veya daha fazla parçacık yayınlayarak yeni bir çekirdeğe (ürün çekirdek) dönüşür. Bu olaya nükleer tepkime denir.
Soruda verilen bilgiler şunlardır:
Başlangıçtaki atom: Uranyum ($ ^{238}_{92}U $)
Yayınlanan parçacık: Alfa parçacığı ($ ^{4}_{2}\alpha $)
Oluşan yeni element: Bilinmeyen bir element ($ ^{A}_{Z}X $)
Bu bilgileri kullanarak nükleer tepkime denklemini şu şekilde yazabiliriz:
$ ^{238}_{92}U \rightarrow ^{A}_{Z}X + ^{4}_{2}\alpha $
Burada $ A $ yeni elementin kütle numarasını (çekirdekteki toplam proton ve nötron sayısı), $ Z $ ise atom numarasını (çekirdekteki proton sayısı) temsil eder.
Nükleer tepkimelerde, tepkimeye giren ve çıkan parçacıkların toplam kütle numaraları (element sembolünün sol üstündeki sayılar) korunur. Yani, tepkime öncesi toplam kütle numarası, tepkime sonrası toplam kütle numarasına eşit olmalıdır.
Denklemimize bakarsak:
Sol tarafın kütle numarası: $ 238 $
Sağ tarafın kütle numaraları: $ A $ (yeni element) $ + 4 $ (alfa parçacığı)
Bu durumda, kütle numarası korunumu gereği denklemi kurarız:
$ 238 = A + 4 $
Yeni elementin kütle numarasını bulmak için $ A $ değerini yalnız bırakırız:
$ A = 238 - 4 $
$ A = 234 $
Böylece, oluşan yeni elementin kütle numarasının $ 234 $ olduğunu bulmuş olduk.
Benzer şekilde, nükleer tepkimelerde tepkimeye giren ve çıkan parçacıkların toplam atom numaraları (element sembolünün sol altındaki sayılar) da korunur. Yani, tepkime öncesi toplam atom numarası, tepkime sonrası toplam atom numarasına eşit olmalıdır.
Denklemimize bakarsak:
Sol tarafın atom numarası: $ 92 $
Sağ tarafın atom numaraları: $ Z $ (yeni element) $ + 2 $ (alfa parçacığı)
Bu durumda, atom numarası korunumu gereği denklemi kurarız:
$ 92 = Z + 2 $
Yeni elementin atom numarasını bulmak için $ Z $ değerini yalnız bırakırız:
$ Z = 92 - 2 $
$ Z = 90 $
Böylece, oluşan yeni elementin atom numarasının $ 90 $ olduğunu bulmuş olduk.
Yaptığımız hesaplamalar sonucunda, oluşan yeni elementin kütle numarasının $ A = 234 $ ve atom numarasının $ Z = 90 $ olduğunu belirledik. Bu durumda, yeni element $ ^{234}_{90}X $ şeklinde gösterilir.
Periyodik tabloda atom numarası $ 90 $ olan element Toryum'dur ($ Th $). Dolayısıyla, oluşan yeni element $ ^{234}_{90}Th $ olacaktır.
Şimdi seçeneklerimizi kontrol edelim:
A) $ ^{234}_{90}Th $
B) $ ^{235}_{92}U $
C) $ ^{234}_{88}Ra $
D) $ ^{238}_{90}Th $
Bulduğumuz sonuç A seçeneği ile tamamen uyuşmaktadır.
Cevap A seçeneğidir.
