80. Gyakorlás, feladatmegoldás
80. Gyakorlás, feladatmegoldás
Fizika középszintű érettségi
Magfizika
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_magfizika.html
Teszek
12, 15, 31, 34, 37, 38, 40, 54, 65, 72, 74, 81, 89, 115, 118, 139, 140, 141
12. Elektromosan semleges atom magjában 12 proton és 12 neutron található. Hány elektronja lehet az atomnak?
Válasz: B) Az elektronok száma pontosan 12.
Indoklás:
Mivel az atom elektromosan semleges, a negatív töltésű elektronok számának meg kell egyeznie a pozitív töltésű protonok számával.
15. Tekintsük a szén 12-es és 14-es tömegszámú izotópját! Milyen jellemzőben különbözik a két izotóp atommag?
Válasz: A) A neutronok számában.
Indoklás:
Az izotópok azonos protonszámú (rendszámú), de eltérő tömegszámú atommagok. Mivel a protonok száma megegyezik, a tömegszám (protonok + neutronok) eltérése kizárólag a neutronok számának különbségéből adódik.
31. Mik azok az izotópok?
Válasz: B) Azonos rendszámú, de eltérő tömegszámú atomok.
Indoklás:
Ez az izotópok fizikai definíciója: a magban lévő protonok száma (rendszám) azonos, de a neutronok száma miatt a tömegszámuk különböző.
34. Három különböző tömegű részecskét tömegük szerint növekvő sorrendbe szeretnénk állítani. Melyik a helyes sorrend?
Válasz: B) Elektron, proton, neutron.
Indoklás:
Az elektron tömege a legkisebb ($m_e \approx 9{,}11 \cdot 10^{-31}\text{ kg}$), a proton valamivel könnyebb, mint a neutron, de mindketten a nukleonok közé tartoznak ($m_p \approx 1{,}672 \cdot 10^{-27}\text{ kg} < m_n \approx 1{,}675 \cdot 10^{-27}\text{ kg}$).
37. Egy atommagot 1 proton és 2 neutron alkot. Milyen atommagról van szó?
Válasz: A) Hidrogén izotópról.
Indoklás:
A rendszámot (protonok számát) határozzuk meg: 1 proton tartozik a hidrogénhez (ez a trícium nevű izotóp, amelynek 1 protonja és 2 neutronja van, így a tömegszáma 3).
38. A szén 14-es izotópját és a nitrogén 14-es tömegszámú atommagját hasonlítjuk össze. Melyik állítás helyes?
Válasz: C) A két atommagban azonos számú nukleon van.
Indoklás:
A tömegszám a magban lévő nukleonok (protonok + neutronok) összes számát jelöli. Mindkét mag tömegszáma 14, így a nukleonjaik száma megegyezik.
40. Milyen töltése van a $-\text{Cl}^-$, illetve a $+\text{Na}^-$ [helyesen: $\text{Na}^+$] ion atommagjának?
Válasz: A) Mindkét atommag töltése pozitív.
Indoklás:
Az ionok létrejötte során az atomok elektronokat vesznek fel vagy adnak le (elektronhéj változás). Az atommag összetétele (protonok és neutronok száma) nem változik meg, így a protonok miatt mindkét atommag töltésszáma pozitív marad.
54. Két atommagról azt tudjuk, hogy egymás izotópjai. Mekkora lehet közöttük a tömegkülönbség?
Válasz: B) Körülbelül egy nukleontömegnyi, vagy még több.
Indoklás:
Mivel az izotópok legalább egy neutronban különböznek egymástól, a tömegkülönbségük legalább egy neutron (vagyis nagyságrendileg egy nukleon) tömegének felel meg.
65. Tekinthetünk-e egy magányos protont ionnak?
Válasz: C) Tekinthetünk, hiszen ha egy 1-es tömegszámú hidrogénatomról leszakítjuk az elektronját, egy magányos protont kapunk.
Indoklás:
A közönséges hidrogénatom ($^1\text{H}$) magja egyetlen protonból áll, elektronhéján pedig egy elektron kering. Ha ezt az egyetlen elektront eltávolítjuk, egy egységesen pozitív töltésű iont ($\text{H}^+$), azaz egy magányos protont kapunk.
72. Mekkora a $^4_2\text{He}$ atommagban a neutronok és protonok számának hányadosa?
Válasz: A) 1
Indoklás:
A héliumatommagban ($^4_2\text{He}$) a protonok száma $Z = 2$, a neutronok száma pedig $N = A - Z = 4 - 2 = 2$. A neutronok és protonok hányadosa: $N / Z = 2 / 2 = 1$.
74. Hány elektronja van egy semleges deutériumatomnak (ami a hidrogén kettes tömegszámú izotópja)?
Válasz: A) Egy elektronja van.
Indoklás:
A semleges atomokban az elektronok száma megegyezik a protonok számával. A hidrogénnek (és minden izotópjának, így a deutériumnak is) 1 protonja van, tehát semleges állapotban 1 elektronja is van.
81. Egy pohár csapvízben a protonok száma $N_p$, a neutronok száma $N_n$, az elektronok száma $N_e$. Melyik reláció helyes?
Válasz: C) $N_p > N_n$ (vagy az adott opció szerinti helyes reláció, mivel a hidrogénatommagban 0 neutron van, az oxigénben pedig a proton és neutron szám közel azonos, de a vízmolekula miatt a protonok száma nagyobb).
89. Körülbelül mennyi a nehézvíz ($^2\text{H}_2\text{O}$) moláris tömege?
Válasz: B) Körülbelül 20 g/mol.
Indoklás:
A nehézvíz oxigénatomjának tömege $\approx 16\text{ g/mol}$, a két deutériumatomé pedig egyenként $\approx 2\text{ g/mol}$. Ezek összege: $16 + 2 \cdot 2 = 20\text{ g/mol}$.
115. Mikor mondjuk azt, hogy két atommag egymás izotópja?
Válasz: D) Ha a két atommag protonszáma azonos.
Indoklás:
Ez az izotóp fogalmának alapvető feltétele: azonos rendszám (protonszám), de eltérő neutronszám.
118. Lehet-e egy atom izotópja ion?
Válasz: C) Igen, az izotóp elnevezés csak az atommag összetételére vonatkozik.
Indoklás:
Az izotóp-jelleg a magfizikai tulajdonság (protonok és neutronok száma), míg az ionizáció az elektronburok állapotát érinti. A kettő független egymástól.
139. 1 liter desztillált vízben (tiszta $\text{H}_2\text{O}$) miből van több: protonból vagy neutronból?
Válasz: B) Protonból, mert az oxigénatommagban általában ugyanannyi proton van, mint neutron, a hidrogén magjában általában csak proton van.
Indoklás:
A protium ($^1\text{H}$) magja 1 protonból áll és 0 neutront tartalmaz. Az oxigén ($^{16}\text{O}$) magjában 8 proton és 8 neutron van. Mivel a hidrogénatomok miatt többlet proton van a neutronokhoz képest, a protonok összeszámlált mennyisége lesz a nagyobb.
140. A klórnak két izotópja közül az egyik a 35-ös, a másik a 37-es tömegszámú. A két izotópról készült táblázatok közül melyik a helyes?
Válasz: A) Az A)
Indoklás:
A klór rendszáma 17 (vagyis mindkét izotópnak 17 protonja van). A 35-ös tömegszámúban $35 - 17 = 18$ neutron, a 37-es tömegszámúban pedig $37 - 17 = 20$ neutron található.
141. Az alábbiak közül melyik a hidrogén leggyakoribb izotópja?
Válasz: A) Az egy protonból és egy elektronból álló (prócium).
Indoklás:
A természetben előforduló hidrogén atomok mintegy 99,98%-a a közönséges hidrogén (prócium), amelynek magja csak 1 protonból áll (neutron nincs benne).