УСІ УРОКИ ФІЗИКИ
9 клас

2-й семестр

 

ЯДЕРНА ФІЗИКА

 

4. Атомне ядро. Ядерна енергетика

Урок 3/50

Тема. Радіоактивні перетворення атомних ядер

 

Мета уроку: розкрити природу радіоактивного розпаду та його закономірності.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

Контроль знань

6 хв.

1. Які властивості α-випромінювання?

2. Які властивості β-випромінювання?

3. Які властивості γ-випромінювання?

Вивчення нового матеріалу

32 хв.

1. Радіоактивний розпад.

2. Масове й зарядове числа.

3. α-розпад.

4. β-розпад

Закріплення вивченого матеріалу

7 хв.

1. Контрольні питання.

2. Навчаємося розв’язувати задачі

 

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Радіоактивний розпад

Чим же пояснюється радіоактивність? Яке походження радіоактивних променів? І, нарешті, що ж відбувається з речовиною під час радіоактивного розпаду?

У 1902-1903 рр. Ернест Резерфорд і його співробітник, англійський хімік Фредерик Содді, припустили, що радіоактивність пов’язана з перетвореннями атомів радіоактивної речовини на інші атоми. Розрахунки показували, що радіоактивні речовини безупинно протягом тисячоліть випромінюють незначні кількості енергії, практично не змінюючись. Так, 1903 р. П’єр Кюрі визначив, що 1 г радію виділяє за 1 рік близько 582 Дж енергії.

Звідки ж береться енергія, на виділення якої не здійснюють жодного впливу всі відомі чинники? Очевидно, радіоактивна речовина зазнає якихось глибоких зміни, цілком відмінних від звичайних хімічних перетворень. Було зроблене припущення, що перетворень зазнають самі атоми.

Після того як 1911 р. Резерфордом була запропонована ядерна модель атома, стало очевидним, що саме ядро зазнає змін під час радіоактивних перетворень. Дійсно, якби зміни стосувалися тільки електронної оболонки атома (наприклад, втрата одного чи кількох електронів), то атом перетворювався б на іон того ж самого хімічного елемента, а зовсім не на атом іншого елемента з іншими фізичними й хімічними властивостями. До того ж α-частинок узагалі немає в електронній оболонці.

Таким чином, було виявлено, що в результаті атомного перетворення утворюється речовина абсолютно нового виду, цілком відмінна за своїми фізичними й хімічними властивостями від первинної речовини. Ця нова речовина, однак, сама також нестійка і зазнає перетворень з випущенням характерного радіоактивного випромінювання.

Ø  Радіоактивність являє собою мимовільне перетворення одних атомних ядер на інші, що супроводжується випущенням різних частинок.

2. Масове й зарядове числа

Як одиниця маси в атомній і ядерній фізиці використовується атомна одиниця маси (а. о. м.).

Атомна одиниця маси дорівнює 1/12 маси атома вуглецю атомною масою 12.

1 а. е. м. = 1,66057 · 10-27 кг

Ціле число, найближче до атомної маси, вираженої в а. о. м., називається масовим числом і позначається буквою А.

Наприклад, для заліза А = 56, для азоту А = 14.

Число протонів у ядрі називається зарядовим числом і позначається буквою Z.

Наприклад, для заліза Z = 26, для азоту Z = 7.

Зарядове число чисельно дорівнює заряду ядра, вираженому в елементарних електричних зарядах. Для кожного хімічного елемента зарядове число дорівнює атомному (порядковому) номеру в таблиці Д. І. Менделєєва.

Якщо під X мається на увазі символ хімічного елемента, то ядро будь-якого хімічного елемента в загальному вигляді позначається так: АZX.

Наприклад, для заліза: 5626Fe, для азоту: 147N, для урану: 23592U і т. ін.

Число нейтронів у ядрі позначають буквою N. Оскільки масове число А являє собою загальне число протонів і нейтронів у ядрі, то число нейтронів у ядрі можна знайти в такий спосіб: N = А - Z.

3. α-розпад

Перетворення атомних ядер, що супроводжується випущенням α-часток, називаються α-розпадом.

Схема α-розпаду така:

Ø  Альфа-розпад зменшує масове число на 4, а зарядове число на 2, тобто переміщує елемент на дві клітинки до початку періодичної системи.

Наприклад image199

4. β-розпад

Перетворення атомних ядер, що супроводжуються випущенням β-часток, називаються β-розпадом.

При β-розпаді:

image200

Ø  Бета-розпад не змінює масового числа, а зарядове число збільшує на 1, тобто зміщує елемент на одну клітинку ближче до кінця періодичної системи.

Наприклад,

Правило зміщення для α- і β-розпадів сформулювали незалежно один від одного американський фізик Казиміж Фаянс і англійський хімік Фредерик Содді 1913 р.

α-розпад і β-розпад є наслідками двох законів збереження, що виконуються під час радіоактивних перетворень,— збереження електричного заряду і масового числа:

Ø  сума зарядів (масових чисел) продуктів розпаду дорівнює заряду (масовому числу) вихідного ядра.

 

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

·       Яка частина атома — ядро чи електронна оболонка — зазнає змін під час радіоактивного розпаду? Чому ви так вважаєте?

·       Як пов’язані між собою масове число, зарядове число та число нейтронів у ядрі?

·       Які з відомих вам законів збереження виконуються під час радіоактивного розпаду?

·       Яким видом випромінювання часто супроводжується α- і β-розпад?

 

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Якісні питання

1. Чому атомний номер Радону на дві одиниці менше за атомний номер Радію?

2. Чи змінюється масове число ядра при β-розпаді? Чому?

3. Яким видом випромінювання часто супроводжується α- і β-розпади?

4. Як визначити масове число ядра атома, користуючись Періодичною системою елементів Д. І. Менделєєва?

2). Навчаємося розв'язувати задачі

1. Визначте масу (в а. о. м. з точністю до цілих чисел) і заряд (в елементарних зарядах) ядер атомів таких елементів: Кальцію 4020Ca і Літію 63Li.

2. Визначте, ядро якого хімічного елемента Х утвориться в результаті такої реакції β-розпаду:

3. Ядро ізотопу 21183Bi вийшло з іншого ядра після послідовних α- і β-розпадів. Що це за ядро?

4. Скільки α- і β-розпадів відбувається в результаті перетворення Радію-226 у Плюмбум-206?

 

Що ми дізналися на уроці

·       Радіоактивність являє собою мимовільне перетворення одних атомних ядер на інші, що супроводжується випущенням різних частинок.

·       Альфа-розпад зменшує масове число на 4, а зарядове число на 2, тобто переміщає елемент на дві клітинки до початку періодичної системи.

·       Бета-розпад не змінює масового числа, а зарядове число збільшує на 1, тобто зміщує елемент на одну клітинку ближче до кінця періодичної системи.

·       Сума зарядів (масових чисел) продуктів розпаду дорівнює заряду (масовому числу) вихідного ядра.

 

Домашнє завдання

1. Підр.: § 33.

2. Зб.:

рів1 — № 17.8; 17.9; 17.13; 17.14.

рів2 — № 17.19; 17.21; 17.23; 17.25, 17.26.

рів3 — № 17.30, 17.31; 17.32; 17.33; 17.34.

3. Д.: підготуватися до самостійної роботи № 15.

 

Задачі із самостійної роботи № 15 «Будова атома. Атомне ядро»

Середній рівень

1. У ядрі атома Цинку 65 частинок, з них 30 протонів. Скільки нейтронів у ядрі й скільки електронів обертається навколо ядра цього атома?

2. Який склад ядра атома Алюмінію 2713Al?

Достатній рівень

1. Ядро атома й електрони мають різні знаки зарядів, отже, притягуються один до одного. Чому ж електрони не падають на ядра атомів?

2. Розташуйте перераховані нижче атомні ядра: image202

а) по мірі збільшення масового числа;

б) по мірі збільшення заряду ядра;

в) по мірі збільшення числа нейтронів у них.

Високий рівень

1. Яким числом — зарядовим чи масовим — визначаються хімічні властивості елемента? Чим це пояснюється?

2. З огляду на співвідношення розмірів ядра й електронної оболонки, атом часто називають «ажурним». Що більш ажурне — Сонячна система чи атом?



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити