18. При обстреле ядер фтора F протонами образуется кислород О. Сколько энергии высвобождается при этой реакции и какие еще ядра образуются?

Решение:

Протон \( ^1_1p \) (или \( ^1_1H \)).

Фтор \( ^{19}_{9}F \).

Кислород \( ^{16}_{8}O \) или \( ^{17}_{8}O \) или \( ^{18}_{8}O \).

Проверим баланс зарядов и массовых чисел.

Если образуется \( ^{16}_{8}O \), то реакция:

\( ^{19}_{9}F + ^1_1p \rightarrow ^{16}_{8}O + X \).

По заряду: \( 9 + 1 = 8 + Z_X \Rightarrow Z_X = 2 \).

По массовому числу: \( 19 + 1 = 16 + A_X \Rightarrow A_X = 4 \).

Следовательно, образуется ядро гелия \( ^{4}_{2}He \) (альфа-частица).

Реакция: \( ^{19}_{9}F + ^1_1p \rightarrow ^{16}_{8}O + ^4_2He \).

Для подсчета выделенной энергии находим разность масс покоя.

Масса фтора \( m(^{19}_{9}F) \approx 18.998403 \) а.е.м.

Масса протона \( m(^{1}_{1}p) = 1.007276 \) а.е.м.

Масса кислорода \( m(^{16}_{8}O) = 15.994915 \) а.е.м.

Масса гелия \( m(^{4}_{2}He) = 4.002603 \) а.е.м.

\( \Delta m = (m(^{19}_{9}F) + m(^{1}_{1}p)) - (m(^{16}_{8}O) + m(^{4}_{2}He)) \)

\( \Delta m = (18.998403 + 1.007276) - (15.994915 + 4.002603) \)

\( \Delta m = 20.005679 - 19.997518 \) а.е.м.

\( \Delta m = 0.008161 \) а.е.м.

Выделенная энергия \( Q = \Delta m \times 931.5 \text{ МэВ/а.е.м.} \)

\( Q = 0.008161 \times 931.5 \text{ МэВ} \approx 7.60 \) МэВ.

Ответ: При обстреле ядер фтора протонами образуется ядро кислорода \( ^{16}_{8}O \) и ядро гелия \( ^{4}_{2}He \). Выделенная энергия примерно 7.6 МэВ.