Активність радіоактивної речовини

Урок 49 Активність радіоактивної речовини. Застосування радіоактивних ізотопів

Мета уроку: сформувати знання про період радіоактивного розпаду, активність радіонуклідного джерела, застосування радіоактивних ізотопів.

Очікувані результати: учні повинні давати означення періоду радіоактивного розпаду та активності радіоактивної речовини, знати формули для їх обчислення та одиниці в СІ, усвідомлювати застосування радіоактивних ізотопів.

Тип уроку: комбінований.

Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

1. Провести бесіду за матеріалом § 23 або самостійну роботу.

Бесіда за питаннями

1. Як було відкрито явище радіоактивності?

2. Наведіть приклади природних радіоактивних елементів.

3. Опишіть дослід із вивчення природи радіоактивного випромінювання.

4. Які види радіоактивного випромінювання ви знаєте?

5. Якою є фізична природа α -; β-; γ-випромінювання?

6. Як захиститися від радіоактивного випромінювання?

7. Наведіть означення радіоактивності.

8. Що відбувається з ядром атома під час випромінювання α-частинки? β- частинки?

2. Перевірити виконання вправи № 23 (2 – 4)

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Чи можна дізнатися, яке саме ядро в певній радіоактивній речовині розпадеться першим?

Яке буде наступним?

Яке розпадеться останнім?

Фізики стверджують, що дізнатися про це неможливо: розпад того чи іншого ядра радіонукліда – подія випадкова. Разом із тим поведінка радіоактивної речовини в цілому підлягає чітко визначеним закономірностям.

IІІ. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Період піврозпаду

Якщо взяти закриту скляну колбу, що містить певну кількість Радону-220, то виявиться, що приблизно через 56 с кількість радону в колбі зменшиться вдвічі. Ще через 56 с із решти атомів знову залишиться половина і т. д. Отже, зрозуміло, чому інтервал часу 56 с був названий періодом піврозпаду Радону-220.

Період піврозпаду T_1/2 – це фізична величина, що характеризує радіонуклід і дорівнює часу, протягом якого розпадається половина наявної кількості ядер даного радіонукліда.

Період піврозпаду деяких радіонуклідів

2. Активність радіоактивного джерела

Проблемне питання

• Якщо кількість атомів Урану-238 і Радію-226 є однаковою, з якого зразка за 1 с вилетить більше α-частинок?

(Періоди піврозпаду даних радіонуклідів відрізняються майже у 3 млн разів, за той самий час у зразку радію відбудеться набагато більше α-розпадів, ніж у зразку урану)

Активність радіоактивного джерела – це фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості розпадів, що відбуваються в певному радіоактивному джерелі за одиницю часу.

Одиниця активності в СІ – бекерель.

1 Бк – це активність такого радіоактивного джерела, в якому за 1 с відбувається 1 акт розпаду:

Позасистемна одиниця активності – кюрі (Кі):

Якщо зразок містить атоми лише одного радіонукліда, то активність цього зразка можна визначити за формулою:

N – кількість атомів радіонукліда в зразку на даний час

λ – стала радіоактивного розпаду радіонукліда

З плином часу в радіоактивному зразку кількість ядер радіонуклідів, що не розпалися, зменшується, відповідно й зменшується й активність зразка.

3. Застосування радіоактивних ізотопів

Два напрями використання радіоактивних ізотопів:

1. Використання радіоактивних ізотопів як індикаторів. Радіоактивність є своєрідною міткою, за допомогою якої можна виявити наявність елемента, простежити за поведінкою елемента під час фізичних і біологічних процесів.

Наприклад, щоб з’ясувати, як рослини засвоюють фосфорні добрива, до цих добрив додають радіоактивний ізотоп Фосфору, а потім досліджують рослини на радіоактивність і виявляють кількість засвоєного фосфору.

2. Використання радіоактивних ізотопів як джерел γ-випромінювання.

Розглянемо кілька прикладів.

а) Використання γ-випромінювання для лікування онкозахворювань. Щоб γ-промені не знищували здорові клітини, використовують декілька слабких пучків γ-променів, які фокусуються на пухлині.

б) Застосування радіоактивних ізотопів для діагностики захворювань. За кількістю йоду в щитоподібній залозі зручно стежити за допомогою його γ-радіоактивного ізотопу. Якщо щитоподібна залоза в нормі, то через певний час після введення в організм Йоду-131 γ-випромінювання від нього матиме певну оптимальну інтенсивність. А от якщо щитоподібна залоза функціонує з відхиленням від норми, то інтенсивність γ-випромінювання буде аномально високою або, навпаки, низькою. Аналогічний метод застосовують для досліджування обміну речовин в організмі, виявлення пухлин.

в) Визначення віку стародавніх предметів. Поки тварина або рослина живі, вміст радіоактивного Карбону в них залишається незмінним. Після припинення життєдіяльності організму кількість радіоактивного Карбону починає зменшуватися, зменшується й активність β-випромінювання. Знаючи, що період піврозпаду Карбону становить 5700 років, можна визначити вік археологічних знахідок.

г) Застосування γ-випромінювання в техніці. Гамма-дефектоскопи, за допомогою яких перевіряють, наприклад, якість зварених з’єднань. Завдяки тому що γ-промені по-різному поглинаються масивною сталлю і сталлю з порожнинами, гамма-дефектоскоп «бачить» тріщини всередині металу, а отже, виявляє брак ще на стадії виготовлення конструкції.

д) Знищення мікробів за допомогою радіації. Певна доза опромінення вбиває організми. Але ж не всі вони корисні для людини. Так, медики невпинно працюють над тим, щоб позбутися хвороботворних мікробів. Такі процедури називають дезінфекцією та стерилізацією.

ІV. ЗАКРІПЛЕННЯ НОВИХ ЗНАНЬ І ВМІНЬ

1. Період піврозпаду Йод-131 дорівнює 8 діб. Чому рівна стала радіоактивного розпаду даного радіонукліда?

2. Стала розпаду радіоактивного Кобальту-60 рівна 4,1510^-9 с^-1. Визначте інтервал часу, за який первинна кількість радіоактивних атомів скоротиться удвічі.

3. Інтервал часу, за який кількість радіоактивних атомів Радію-226 скоротилася вдвічі, у 53 рази більший за аналогічний інтервал часу для радіоактивних атомів Цезію-137. У якого з цих елементів більша стала радіоактивного розпаду? у скільки разів більша?

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Дайте означення періоду піврозпаду. Що характеризує ця фізична величина?

2. Що таке активність радіоактивного джерела?

3. Яка одиниця активності в СІ?

4. Як активність радіонукліда пов’язана зі сталою його розпаду?

5. Чи змінюється з часом активність радіонукліда? Якщо змінюється, то чому і як?

6. Наведіть приклади використання радіоактивних ізотопів.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати § 24, Вправа № 24 (1)