Радиоактивные превращения

Актуализация знаний.

Тест по теме: «Строение атома»

1. Принятая в настоящий момент в науке модель структуры атома обоснована опытами

по...

a.    растворению и плавлению твердых тел

b.    ионизации газа

c.    химическому получению новых веществ

d.    рассеянию a-частиц

2. В опыте Резерфорда a-частицы рассеиваются...

a.    электростатическим полем ядра атома

b.    электронной оболочкой атомов мишени

c.    гравитационным полем ядра атома

d.    поверхностью мишени

3. Какое утверждение соответствует планетарной модели атома?

a. Ядро - в центре атома, заряд ядра положителен, электроны на орбитах вокруг ядра

b. Ядро - в центре атома, заряд ядра отрицателен, электроны на орбитах вокруг ядра

c. Электроны – в центре атома, ядро обращается вокруг электронов, заряд ядра
положителен

d. Электроны – в центре атома, ядро обращается вокруг электронов, заряд ядра
отрицателен.

 

Радиоактивные превращения

Как вы думаете, что же происходит с веществом при радиоактивном излучении? Ответить на этот вопрос в начале XX в. было очень не просто. Уже в самом начале исследований радиоактивности обнаружилось много странного и необычного.

Во-первых, удивительным было постоянство, с которым радиоактивные элементы уран, торий и радий испускают излучения. На протяжении суток, месяцев и даже лет интенсивность излучения заметно не изменялась. На нее не оказывали никакого влияния такие обычные воздействия, как нагревание и изменение давления. Химические реакции, в которые вступали радиоактивные вещества, также не влияли на интенсивность излучения.

Во-вторых, вскоре после открытия радиоактивности выяснилось, что радиоактивность сопровождается выделением энергии. Пьер Кюри поместил ампулу с хлоридом радия в калориметр. В нем поглощались α-, β- и γ-лучи, и за счет их энергии калориметр нагревался. Кюри определил, что радий массой 1 г выделяет за 1 ч энергию, примерно равную 582 Дж. И такая энергия выделяется непрерывно на протяжении многих лет!

Как вы думаете, откуда берется эта энергия, на выделение которой не оказывают никакого влияния все известные воздействия? В течение урока мы должны ответить на этот вопрос.

Возможно, при радиоактивности вещество испытывает какие-то глубокие изменения, совершенно отличные от обычных химических превращений.

Мы рассмотрим самые первые опыты, начатые Резерфордом.

Резерфорд обнаружил, что активность тория, определяемая как число а-частиц, испускаемых в единицу времени, остается неизменной в закрытой ампуле. Если же препарат обдувается даже очень слабыми потоками воздуха, то активность тория сильно уменьшается. Ученый предположил, что одновременно с α-частицами торий испускает какой-то радиоактивный газ.

Резерфорд выделил радиоактивный газ и исследовал его ионизирующую способность. Оказалось, что активность этого газа (в отличие от активности тория, урана и радия) очень быстро убывает со временем. Каждую минуту активность убывает вдвое, и через десять минут она становится практически равной нулю.

Содди исследовал химические свойства этого газа и установил, что он не вступает ни в какие реакции, т. е. является инертным газом. Впоследствии этот газ был назван радоном и помещен в периодической системе Д. И. Менделеева под порядковым номером 86. Превращения испытывали и другие радиоактивные элементы: уран, актиний, радий.

Физические свойства	Химические свойства	Агрегатное состояние	Масса ядра	Заряд ядра	Число электронов
Металл	Радий	твердое	226	88	88
Инертный газ	Радон	газ	222	86	86

Вывод: радиоактивностью называется явление самопроизвольного превращения ядер одного химического элемента в ядро другого химического элемента. Радиоактивные превращения ядер обязательно сопровождаются испусканием радиоактивных излучений, излучением энергии в количествах, огромных по сравнению с энергией,

Превращения ядер подчиняются правилу смещения, сформулированному впервые Фредериком Содди в 1903 г:

при α-распаде ядро теряет положительный заряд 2е и его масса М убывает примерно на четыре атомные единицы массы. В результате элемент смещается на две клетки к началу периодической системы.

Символически это можно записать так:

 

Здесь элемент обозначается, как и в химии, общепринятыми символами: заряд ядра записывается в виде индекса слева внизу у символа, а атомная масса — в виде индекса слева вверху у символа. Например, водород обозначается символом   Для α-частицы, являющейся ядром атома гелия, применяется обозначение   и т. д.

После β-распада элемент смещается на одну клетку ближе к концу периодической системы.

После β-распада элемент смещается на одну клетку ближе к концу периодической системы.

При β-распаде из ядра вылетает электрон. В результате заряд ядра увеличивается на единицу, а масса остается почти неизменной

Здесь обозначает электрон: индекс 0 вверху означает, что масса его очень мала по сравнению с атомной единицей массы, — электронное антинейтрино — нейтральная частица с очень малой (возможно, нулевой) массой, уносящая при β-распаде часть энергии. Образованием антинейтрино сопровождается β-распад любого ядра и в уравнениях соответствующих реакций эту частицу часто не указывают.

Кроме альфа- и бета-распадов радиоактивность сопровождается гамма-излучением. При этом из ядра вылетает фотон.