Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Радиоактивные превращения атомных ядер

“Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Радиоактивные превращения атомных ядер”. Подготовила учитель физики МБОУ «РООШ №2» Куликова Марина Николаевна Тема урока : Радиоактивность. Модели атомов. Опыт Резерфорда. Радиоактивные превращения ядер Цели урока:

• повторить, что такое  атом ,его  строение ;
• углубить знания о структуре  атома ;
• познакомиться с явлением  радиоактивности

Основные вопросы:

• Открытие явления  радиоактивности  А. Беккерелем.
• Опыт по обнаружению  сложного  состава радиоактивного излучения.
• Альфа, бета, и гамма – частицы.
•  Радиоактивность   как   свидетельство слож- ного   строения   атомов 

Эпиграф к уроку: «Науку все глубже постигнуть стремись, познанием вечного жаждой томись. Лишь первых познаний блеснет тебе свет, узнаешь: предела для знания нет» Персидский поэт Хаким Абулькасим Мансур Хасан Фирдоуси Туси, 940 – 1030 гг. Гипотеза о том, что все тела состоят из мельчайших частиц, было высказано древнегреческими философами Левкиппом (500-440 д.н.э.) и Демокритом (ок. 460 - 370 до н.э.) свыше двух тысячелетий тому назад. Частицы эти были названы «атомами», что означает неделимые. Но с середины 9 века было подставлено под сомнение представление о неделимости атома. Экспериментальные работы показали, что в их строение входят электрически заряженные частицы. Антуан Анри Беккерель французский физик, лауреат Нобелевской премии15 декабря 1852 — 25 августа 1908

• В 1896 году, исследуя действие различных люминесцирующих минералов на фотопластинку, Беккерель случайно открыл неизвестное излучение, присущее самой урановой соли и ничего общего не имеющее с люминесцирующим излучением. Это явление самопроизвольного испускания солями урана лучей особой природы было названо радиоактивностью

Мария СКЛОДОВСКАЯ-КЮРИ 7 ноября 1867 г. – 4 июля 1934 г. Пьер КЮРИ 5 мая 1859 г. – 19 апреля 1906 г.

• Радиоактивность” – (лат) radio – излучаю, aсtivus – действенный
• В июле и декабре 1898 г. Мария и Пьер Кюри объявили об открытии двух новых элементов, которые были названы ими полонием (в честь Польши – родины Марии) и радием.

Джозеф Джон Томсон 18 декабря 1856 г. – 30 августа 1940 г.

• Открыл в 1895 – 1897 гг. электрон.
• Предложил одну из первых моделей атома в 1903 г.,
• Получил в 1906 г. Нобелевскую премию по физике

  Первые модели строения атома:

• Немецкий физик Филипп фон Ленард попытался создать модель атома, согласно которой атом состоит из нейтральных частиц (т.н. динамид), каждая из которых является электрическим дуплетом. Выполненные им расчёты показали, большая часть объёма атома представляет собой пустоту. Сосредоточение массы атома в небольшой части его объёма отчасти подтверждалось и проведёнными Ленардом в 1903 г. опытами.

• Первые модели строения атома появились в самом начале XX века. Жан Перрен в 1901 г. высказал предположение о ядерно-планетарном устройстве атома.  Подобную же модель предложил в 1904 г. японский физик Хантаро Нагаока. В модели Нагаоки атом уподоблялся планете Сатурн; роль планеты выполнял положительно заряженный шар, представляющий собой основную часть объёма атома, а электроны располагались подобно спутникам Сатурна, образующим его кольца.

Первые модели строения атомов

• в 1902 г. Уильям Томсон (лорд Кельвин) высказал предположение о том, что атом представляет собой сгусток положительно заряженной материи, внутри которого равномерно распределены электроны. Простейший атом – атом водорода – представлял собой, по мнению У. Томсона, положительно заряженный шар, в центре которого находится электрон.

• Детально данную модель разработал Джозеф Джон Томсон, считавший, что электроны внутри положительно заряженного шара расположены в одной плоскости и образуют концентрические кольца. Дж. Дж. Томсон предложил способ определения числа электронов в атоме

Эрнест РЕЗЕРФОРД Английский физик, родился 30 августа 1871 г. в Новой Зеландии. Его исследования посвящены радиоактивности, атомной и ядерной физике. Своими фундаментальными открытиями в этих областях Резерфорд заложил основы современного учения о радиоактивности и теории строения атома. Умер 19 октября 1937 г. Опыт Э. Резерфорда в 1899 году На рисунке изображен толстостенный свинцовый сосуд с крупицей радия на дне. Пучок радиоактивного излучения радия выходит сквозь узкое отверстие и попадает на фотопластинку (излучение радия направлено во все стороны, но сквозь толстый слой свинца оно пройти не может). После проявления фотопластинки на ней обнаруживалось одно темное пятно – как раз в том месте, куда попадал пучок.

• Потом опыт изменяли, создали сильное магнитное поле, действовавшее на пучок. В этом случае на проявленной пластинке возникало три пятна: одно, центральное, было на том же месте, что и раньше, а два других – по разные стороны от центрального. Если два потока отклонились в магнитном поле от прежнего направления, значит, они представляют собой потоки заряженных частиц. Отклонение в разные стороны свидетельствовало о разных знаках электрических зарядов частиц. В одном потоке присутствовали только положительно заряженные частицы, в другом – отрицательно заряженные. А центральный поток представлял собой излучение, не имеющее электрического заряда.

Положительно заряженные частицы назвали альфа-частицами. Альфа - частицы – это потоки ионизированных ядер  атомов  гелия. Скорость этих частиц 20000 км/с, что превышает скорость современного самолета (1000 км/ч) в 72000 раз. Альфа – лучи проникают в воздух до 10 см.

• Отрицательно заряженные – бета-частицами. Бета – частицы представляют собой поток быстрых электронов, летящих со скоростями близкими к скорости света. Они проникают в воздух до 20 м.

• Нейтральные – гамма - квантами. Гамма – кванты или лучи – это коротковолновое электромагнитное излучение, скорость распространения электромагнитного излучения такая же, как и у всех электромагнитных волн – 300000 км/с. Гамма – лучи проникают в воздух на сотни метров.

Установка Резерфорда Планетарная модель атома Резерфорда

• Атом имеет в центре ядро, размеры которого во много раз меньше размеров самого атома .
• Вокруг ядра по орбитам движутся электроны.
• Почти вся масса атома сконцентрирована в его ядре.
• Суммарный отрицательный заряд всех электронов равен суммарному положительному заряду ядра атома и компенсирует его.

ОБОЗНАЧЕНИЕ ЯДРА АТОМА Э. Резерфорд вместе с английским радиохимиком Ф. Содди доказал, что радиоактивность сопровождается самопроизвольным превращением одного химического элемента в другой. Причем в результате радиоактивного излучения изменения претерпевают ядра атомов химических элементов.

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

“Сравнение свойств радия и радона” Правила смещения. α – распад

• альфа-частица
(ядро атома гелия)
• характерен для радиоактивных элементов с порядковым номером больше 83
• часто сопровождается гамма-излучением.
• обязательно выполняется закон сохранения массового и зарядового числа.
• AZХ → A-4Z-2Y + 42He

β – распад

• бета-частица
(электрон).
• часто сопровождается гамма-излучением.
• может сопровождаться образованием антинейтрино ( легких электрически нейтральных частиц, обладающих большой проникающей способностью).
• обязательно выполняется закон сохранения массового и зарядового числа.
• AZХ → AZ+1Y +
• 10n → 11p + + υ

Закон сохранения массового и зарядового числа Сумма зарядов (массовых чисел) продуктов распада равна заряду (массовому числу) исходного ядра. Решение задач.

• Задача 1: Изотоп тория 23090Th испускает α- частицу. Какой элемент при этом образуется?
• Решение 1: 23090Th → 22698Ra + 42He
• Задача 2: Изотоп тория 23090Th β- радиоактивен. Какой элемент при этом образуется?
• Решение 2: 23090Th  → 23091Рa +
• Задача 3: Протактиний 23191Рa α –радиоактивен. С помощью правил «сдвига» и таблицы элементов Менделеева определите, какой элемент получается с помощью этого распада.
• Задача 4: В какой элемент превращения уран 23992U после двух β – распадов и одного α – распада?

Проверь себя

• Решение 3: 23191Рa → 22789Ас + 42Не
• Решение 4: 23992U   → 23993Np → 23994Pu → 23592U

Закрепление знаний

• В чем заключается открытие, сделанное Беккерелем в 1896г?
• Кто из ученых занимался исследованием данных лучей?
• Кем и как было названо явление самопроизвольного излучения некоторыми атомами?
• В ходе исследования явления радиоактивности, какие неизвестные ранее химические элементы были открыты?
• Как были названы частицы, входящие в состав радиоактивного излучения?
• Что представляют собой эти частицы?
• О чем свидетельствует явление радиоактивности?
• Пользуясь рисунком расскажите, как проводился опыт Резерфорда по рассеянию α- частиц?
• Какие выводы сделал Резерфорд?
• Что представляет атом согласно ядерной модели, выдвинутой Резерфордом?

Итог урока Мир электрона. Быть может, эти электроны- Миры, где пять материков, Искусства, знанья, войны, троны И память сорока веков. Еще, быть может, каждый атом - Вселенная, где сто планет, Там все, что здесь, в объеме сжатом, Но так же то, чего здесь нет. Их меры малы, но все та же Их бесконечность, как и здесь, Там скорбь и страсть, как здесь, и даже Там та же мировая спесь... Валерий Брюсов в 1922 году Задание на дом

• § 52, § 53,
• Счётчик Гейгера
• Камера Вильсона
• Пузырьковая камера

Спасибо

за

урок