CH302  LaBrake,  McCord,  Vanden  Bout    

Identifying  Nuclear  Reactions    Before  being  able  to  identify  nuclear  reactions  you  must  first…    Remember  what  the  definition  and/or  the  symbol,  mass,  and  charge  number  are  for  each  of  these  particles:    

• Nucleon  –  either  a  proton  or  a  neutron,  a  particle  of  the  nucleus  • Neutron  -­‐   n!!  • Proton  -­‐   p!!      • Electron  -­‐   e!!

!  • Positron  -­‐   e!!  • Alpha  particle  -­‐   He!

!  • Beta  particle  -­‐   e!!

!  (or   e!! )  • Gamma  particle  -­‐   γ!!  

 What  would  the  symbol,  mass,  and  charge  number  be  for  a  hydrogen  nucleus?   H!!  (which  is  the  same  thing  as  a  proton)    ***Neutrinos  and  antineutrinos  are  subatomic  particles  that  we  are  NOT  concerned  with  in  nuclear  chemistry  since  we  are  not  concerned  with  conserving  momentum  and  spin.      Recall  all  the  types  of  nuclear  reactions  possible  and  their  definitions:    

• Fission  • Fusion  • Transmutation  • Decay  

o Alpha  decay  o Beta  decay  o Positron  decay  o Electron  capture  

     

When  identifying  nuclear  reactions  ask  yourself  these  questions    Questions  to  ask  yourself  and  the  possible  answers   Conclusions  or  Next  Step  

1a  How  many  nuclides  or  small  particles  are  on  the  left  side  of  the  reaction?    One    

The  reaction  with  be  a  type  of  decay,  go  to  question  5  

1b  How  many  nuclides  or  small  particles  are  on  the  left  side  of  the  reaction?    More  than  one  

Go  to  question  2  

2a   Is  one  of  the  nuclides  on  the  left  side  of  the  reaction  an  electron?    Yes    

This  reaction  is  most  likely  an    electron  capture  

2b   Is  one  of  the  nuclides  on  the  left  side  of  the  reaction  an  electron?    No    

The  reaction  with  not  be  a  type  of  decay,  

go  to  question  3  

3a  Is  a  heavy  nuclei  spliting  into  two  lighter  nuclei  or  are  lighter  nuclei  coming  together  to  make  a  heavier  nuclei?    A  heavy  nuclei  is  spliting  into  two  lighter  nuclei  

This  reaction  is  most  likely  a    fission  reaction  

3b  Is  a  heavy  nuclei  spliting  into  two  lighter  nuclei  or  are  lighter  nuclei  coming  together  to  make  a  heavier  nuclei?    Lighter  nuclei  are  coming  together  to  make  a  heavier  nuclei  

Go  to  question  4  

4a  Are  the  nuclei  on  the  left  side  of  the  reaction  about  the  same  mass  or  is  one  substantially  heavier  than  the  other?    They  are  about  the  same  mass  

This  reaction  is  most  likely  a    fussion  reaction  

4b  Are  the  nuclei  on  the  left  side  of  the  reaction  about  the  same  mass  or  is  one  substantially  heavier  than  the  other?    One  is  substantially  heavier  than  the  other  

This  reaction  is  most  likely  a    transmutation  

5a   What  is  the  small  particle  that  is  produced  in  the  reaction?    Alpha  particle  

This  reaction  is  most  likely  an    alpha  decay  

5b   What  is  the  small  particle  that  is  produced  in  the  reaction?    Beta  -­‐  particle  

This  reaction  is  most  likely  a  beta  decay  

5c   What  is  the  small  particle  that  is  produced  in  the  reaction?    Beta  +  particle  

This  reaction  is  most  likely  a  positron  decay  

     

Now,  lets  practice!    Identify  each  of  the  following  nuclear  reactions.    U!"

!"#  +   n!!  à   Sr!"!"  +   Xe!"

!"#  +  3   n!!   fission    N!!"    à   C!!"    +     e!!     positron  decay  

 Am!"

!"#  à   Np!"!"#  +   He!

!   alpha  decay    H!!  +   H!!  à   He!

!  +   n!!     fusion    N!!"  +   α!!  à   O!!"  +   p!!       transmutation  

 C!!"  à   N!!"  +     e!!

!     beta  decay    Mo!"

!"  +   H!!  à   Tc!"!"  +  2   n!!   transmutation  

 Al!"

!"  +   e!!!  à   Mg!"

!"  +     γ!!   electron  capture      Fe!"

!"  +  2   n!!  à   Co!"!"  +  2   e!!

!   transmutation    H!!  +   H!!  à   He!

!  +   n!!     fusion    Po!"

!"#  à   Pb!"!"#  +   He!

!     alpha  decay    U!"

!"#  +   n!!  à   Te!"!"#  +   Zr!"

!""  +   n!!   fission    Ac!"

!!"  à   Th!"!!"  +     e!!

!     beta  decay    

   

Below  are  the  above  reactions  arranged  into  lists  of  examples  of  each  type  of  nuclear  reaction.  It  is  a  good  idea  to  add  onto  these  lists  with  reactions  seen  in  lecture,  on  homework  assignments  and  in  learning  modules.  These  ongoing  lists  will  help  you  recognize  and  identify  the  different  types  of  nuclear  reactions  you  encounter  in  the  future.    Transmutations    N!!"  +   α!!  à   O!!"  +   p!!  

 Mo!"

!"  +   H!!  à   Tc!"!"  +  2   n!!  

 Fe!"

!"  +  2   n!!  à   Co!"!"  +  2   e!!

!    Fission    U!"

!"#  +   n!!  à   Te!"!"#  +   Zr!"

!""  +   n!!    U!"

!"#  +   n!!  à   Sr!"!"  +   Xe!"

!"#  +  3   n!!    Fusion    H!!  +   H!!  à   He!

!  +   n!!    H!!  +   H!!  à   He!

!  +   n!!    Alpha  Decay      Po!"

!"#  à   Pb!"!"#  +   He!

!      Am!"

!"#  à   Np!"!"#  +   He!

!    Beta  Decay    Ac!"

!!"  à   Th!"!!"  +     e!!

!    C!!"  à   N!!"  +     e!!

!    Positron  Decay      N!!"    à   C!!"    +     e!!  

 Electron  Capture      Al!"

!"  +   e!!!  à   Mg!"

!"  +     γ!!