Радіоактивність. 

Радіоактивні випромінювання.

«Все є отрута, і все є ліки, — це залежить від дози». Парацельс Мета: сформувати знання про явище радіоактивності, склад радіоактивного випромінювання.

Очікувані результати: учні повинні наводити приклади речовин - радіонуклідів, давати означення радіоактивності, пояснювати дослід із вивчення природи радіоактивного випромінювання, називати види радіоактивних променів, усвідомлювати способи захисту від кожного з видів.

Тип уроку. Комбінований..

Прилади та матеріали для роботи з учнями:

•       Підручник. 

•       Відеофільм Марія Склодовська - Кюрі

•       Відеофільм КюріМарія.Радіоактивність.АнріБеккерель

•       Відеофільм Відкриття радіоактивності

•       Флеш – анімація α, β, γ

•       Флеш – анімація α – розпад правило зміщення  

•       Флеш – анімація β – розпад правило зміщення    Флеш – анімація Радіоактивний розпад     

План

1.     Актуалізація опорних знань.

2.     Вивчення нового матеріалу.

3.     Вчимось розв’язувати задачі.

4.     Запитання на закріплення вивченого.

5.     Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань.

Перевірка домашнього завдання.

Усне опитування:

1.       Опишіть дослід Е. Резерфорда із розсіяння α-частинок та його результати.

2.       Із яких частинок складається атом? атомне ядро? 

3.       Що таке зарядове число? масове число?

4.       Як визначити кількість протонів і нейтронів у ядрі? Наведіть приклад. 

5.       Що таке нуклід? 

6.       Які нукліди називають ізотопами? Назвіть ізотопи Гідрогену. 

7.       Який тип взаємодії забезпечує утримання нуклонів у ядрі атома?

8.       Дайте означення ядерних сил, назвіть їхні властивості.

9.       Яка кількість електронів у ядрі Урану-235?

10.   Визначити нуклонний склад ядер заліза ⁵⁴₂₆Fe.

2. Вивчення нового матеріалу.

1. Історія відкриття радіоактивності

  У 1896р. французький вчений Анрі Беккерелем (1852-1908)  вивчав після свічення деяких речовин після опромінення їх сонячними променями і встановив, що солі Урану без опромінення самочинно випромінюють невидимі промені.   Пізніше таке випромінювання назвуть радіоактивним випромінюванням (від латин. radio - випромінюю, activus - дієвий); здатність речовин до радіоактивного випромінювання - радіоактивністю; нукліди, ядра яких мають таку здатність,- радіонуклідами.

  Радіоактивні промені засвічують фотоплівку, проходять крізь непрозорі тіла, іонізують газ. 

Зображення фотоплівки Беккереля

2. Радіонукліди

   У 1896р. Марія Склодовська - Кюрі і П'єр Кюрі відкрили радіоактивні Торій, Полоній, Радій. Згодом виявили, що радіоактивність є властивою всім без винятку нуклідам хімічних елементів, порядковий номер яких більший за 82. Проте й всі інші елементи мають радіоактивні нукліди (природні або одержані штучно).

3. Склад радіоактивного випромінювання

На початку ХХ ст. Резерфорд пропустив сильне  випромінювання радіоактивних елементів через сильне магнітне поле, внаслідок чого потік частинок ядер розділився на три потоки, які Резерфорд назвав α (альфа),  β (бета) – частинками та γ (гамма) - променями.  

Учений одним із перших з’ясував, що α  -випромінювання _- це потік ядер атомів Гелію ²₄Не, які рухаються зі швидкістю порядку 10⁷ м/с.  Заряд α - частинки дорівнює двом елементарним зарядам: q_α = +2| e|≈  +3,2 ·10⁻¹⁹ Кл.

β - випромінювання — це потік електронів − ( ₋⁰₁е), які летять із величезною швидкістю (наближеною до швидкості поширення світла).  e ≈  - 1,6 ·10⁻¹⁹ Кл. Вивчення γ - випромінювання показало, що це електромагнітні хвилі надзвичайно високої частоти (понад 10¹⁸ Гц). Швидкість поширення цих хвиль у вакуумі становить 3 ·10⁸ м/с. 

4. Захищаємося від радіоактивного випромінювання    Простіше за все захиститися від α - і β - випромінювань. Достатньо тонкого аркуша паперу (0,1 мм), щоб зупинити α-частинки; β-випромінювання повністю поглинається, наприклад, алюмінієвою пластинкою завтовшки 1 мм.

   Найважче захиститися від γ-випромінювання — воно проникає крізь доволі товсті шари матеріалів. В окремих випадках для захисту від γ-випромінювання необхідні бетонні стіни завтовшки кілька метрів.

5. Радіоактивність

Радіоактивність - здатність ядер радіонуклідів довільно перетворюватися  на ядра інших елементів із випромінюванням мікрочастинок.

 Радіоактивні перетворення підпорядковуються так званим правилам зміщення. Альфа-розпад. Під час α-розпаду кількість нуклонів у ядрі зменшується на 4, протонів - на 2, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на

2 одиниці менший від порядкового номера вихідного елемента:

_Z _ZA4₂Y₂4He AX

88Ra226 → 86Rn222 + 2Не4    Бета-розпад. Під час β-розпаду кількість нуклонів в ядрі не змінюється, при цьому кількість протонів збільшується на 1, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого на одиницю більший за порядковий номер вихідного елемента: Z _ZA₁Y_10e

AX

         90Th234 → 91Pa234 + -1е0 При гама-розпаді елемент не перетворюється на інший.

6. Радіоактивні ряди

   Сукупність усіх ізотопів, які виникають у результаті послідовних радіоактивних перетворень даного ядра, називають радіоактивним рядом.   Існують чотири радіоактивні ряди, які об’єднують усі відомі в природі радіоактивні елементи: ряд Торію (починається з Торію - 232), ряд Урану-Радію (починається з Урану-238); ряд Урану-Актинію (починається з Урану-235); ряд Нептунію (починається з Нептунію - 237).

3. Вчимось розв’язувати задачі

Задача 1. Визначте, ядро якого хімічного елемента X утвориться в результаті такої реакції β - розпаду: ¹⁴ ₆С → Х + ⁰_-1е

Розв’язання: Під час β-розпаду кількість нуклонів в ядрі не змінюється, а кількість протонів збільшується на 1. Отже, Х = ¹⁴₇ N

Відповідь: Х = ¹⁴₇ N

Задача 2. Ядро ізотопу  ²¹¹83Bi утворилося з іншого ядра після послідовних α - і  β -розпадів. Що це за ядро?

Розв’язання:

                                  α - розпад          

                   β - розпад          

Відповідь: Х = ²¹⁵₈₄Po

Задача 3. Скільки α - і β - розпадів відбувається в результаті перетворення Урану

²³⁸92U на Плюмбум ²⁰⁶₈₂Pb?

Розв’язання: Маса змінилась на 32 а.о.м.

Отже 32  4 (маса α  - частинок)                 8  ₂⁴_- розпадів;

                8

Заряд змінився на 10 одиниць; якби були тільки α – розпади, то заряд змінився б тільки на 16 одиниць, отже відбулося 16 -10 = 6 β – розпадів.

Відповідь: 8 α – розпадів та 6 β – розпадів.

4. Запитання на закріплення вивченого.

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? βчастинки?

5. Домашнє завдання.

  Вивчити параграф 23; виконати: вправа 23 (2,5). Ознайомитися з інформацією в рубриці  «Фізика і техніка в Україні» (після § 23).