Урок "Атом і атомне ядро. Радіоактивність"

Тема уроку: Етапи становлення атомної теорії будови речовини. Перша модель будови атома. Радіоактивність. Види радіоактивності.

Мета уроку: Дати учням уявлення про будову атомного ядра; розглянути сучасні теорії будови атомного ядра; дати уявлення про ядерні сили та енергію зв’язку  атомних ядер. Познайомити учнів з історичною хронологією відкриття явища природної радіоактивності та властивостями радіоактивного випромінювання.

Розкрити природу радіоактивного розпаду та його закономірності.

Розвивати вміння аналізувати науковий матеріал, дослідження, використовуючи додаткову літературу.

Виховувати особисту відповідальність за те, що відбувається довкола, чуйність і людяність.

Хід уроку

1.          Організаційний етап
2.          Актуалізація опорних знань

Проводиться у формі гри «Світлофор». (Вчитель зачитує твердження. Якщо воно вірне учні піднімають зелені картки, якщо хибне – червоні)

1.          Атом – найдрібніша частинка речовини. (так)
2.          Атом – неподільний  (ні)
3.          Заряд електрона негативний  (так)
4.          Заряд ядра негативний  (ні)
5.          Планетарну модель атома відкрив Томсон   (ні)
6.          Розміри ядра набагато менші за розміри атома   (так)
7.          Маса атома зосереджена у ядрі   (так)

3. Вивчення нового матеріалу.

Мотивація навчальної діяльності.

Ви вже добре знаєте, що розміри атомів надзвичайно малі. Розміри ж атомного ядра набагато менші від розмірів відповідного атома. Те саме стосується маси і зарядів електрона та ядер. Однак фізики навчилися вимірювати масу і заряд цих мікроскопічних частинок, більш того, виявили, що і ядро складається з окремих «шматочків». На  сьогоднішньому уроці ми поговоримо про ці шматочки та їх характеристики.

(Повідомлення теми та мети уроку)

(Учні зачитують короткі повідомлення про атом, атомне ядро, вчених, які досліджували будову атома)

Після того, як у 1911 році Е. Резерфорд дослідним шляхом встановив будову атома, наступним кроком стало дослідження атомного ядра. Сходинками до цього стали відкриття протона і нейтрона.

Невдовзі після цього радянський фізик Дмитро Дмитрович Іваненко й німецький фізик Вернер Карл Гейзенберг висунули гіпотезу щодо протонно-нейтронної будови атомного ядра. Відтоді наші уявлення про будову ядра залишаються практично незмінними.

Атомне ядро складається з нуклонів — позитивно заряджених протонів і нейтральних нейтронів, що зв'язані між собою сильною взаємодією. Маса протона і нейтрона приблизно у 1800 разів більша за масу електрона, саме тому практично вся маса зосереджена в ядрі. Протони і нейтрони разом називають нуклонами. 

Для характеристики атомних ядер уводиться ряд позначень. Число протонів, що входять до складу атомного ядра, позначають символом Z і називають зарядовим числом або атомним номером (це порядковий номер у періодичній таблиці Менделєєва). Одна з основних характеристик атомного ядра – його електричний заряд. Заряд ядра дорівнює Ze, де e — елементарний заряд. Число нейтронів по­значають символом N.

Заряд протона p=1,6*10^-19 Кл, маса m=1,67*10^-27кг.

Маса нейтрона m=1,67*10^-27кг, нейтрон електрично нейтральний.

Загальне число нуклонів (тобто протонів і нейтронів) назива­ють масовим числом A: A = Z + N.

З курсу хімії ви знаєте, що більшість хімічних елементів являє собою суміш різновидів - ізотопів. Ізотопи («однакові за місцем») – атоми того самого хімічного елемента, ядра яких містять однакове число протонів, але різну кількість нейтронів.

Наприклад, є три ізотопи Гідрогену: ядро найлегшого ізотопу Гідрогену - Протій - містить 1 протон; ядро атома другого ізотопу Гідрогену – Дейтерію – містить 1 протон і 1 нейтрон; ядро третього ізотопу – Тритію – містить 1 протон і 2 нейтрони. 

Запитання у ході вивчення нового матеріалу

1. У ядрі атома Карбону міститься 12 частинок. Навколо ядра рухаються 6 електронів. Скільки в ядрі цього атома протонів і нейтронів?

2. У ядрі атома Бору 5 протонів і 6 нейтронів. Скільки електронів у цьому атомі?

(Робота в парах)

 

 

Варіант І

Назва елемента	Хімічний символ	Порядковий номер	Заряд ядра	p	n	e
Нітроген
Кальцій
Ферум

Варіант II

Назва елемента	Хімічний символ	Порядковий номер	Заряд ядра	p	n	e
Силіцій
Калій
Цинк

Варіант III

Назва елемента	Хімічний символ	Порядковий номер	Заряд ядра	p	n	e
Сульфур
Рубідій
Купрум

Варіант IV

Назва елемента	Хімічний символ	Порядковий номер	Заряд ядра	p	n	e
Хлор
Стронцій
Титан

 

Радіоактивність

Для вивчення атома велике значення мало відкриття французького фізика Бекереля, який у 1896 р. встановив, що солі урану самовільно, без зовнішнього впливу, створюють невидиме для очей випромінювання. Анрі Беккерель вивчав явище флюорисценції - здатність деяких речовин випускати випромінювання внаслідок дії, зокрема, сонячного світла. Але весна 1896р. була похмурою, тому досліди довелося відкласти. Фотопластинки з досліджуваними мінералами були покладені в ящик лабораторного стола. Нарешті видався сонячний день. Перед новою серією дослідів Беккерель вирішив перевірити якість фотопластинок. Проявивши одну з них Беккерель виявив чіткий силует мінералу. Повторивши свої досліди, Беккерель переконався в тому, що мінерали, які містять солі Урану, випускають проникаюче випромінювання, що створюється без усякої дії зовнішнього видимого світла. Ці промені проникали навіть крізь тонкі металеві пластинки. Причому зовнішні умови: температура, освітленість, тиск, наявність електромагнітного поля - жодним чином не впливали на цю здатність Урану. Бекерель довів, що виявлене ним випромінювання викликає почорніння фотопластинок, іонізує повітря і здійснює вплив на шкіру людини. Це явище отримало назву радіоактивності.

Радіоактивність - це довільне перетворення одних атомних ядер в інші, яке супроводжується випромінюванням різних частинок.

      Явище радіоактивності відразу зацікавило багатьох інших вчених. У 1897 р. Марія Складовська-Кюрі за порадою чоловіка П’єра Кюрі зайнялась вивченням явища радіоактивності. Через деякий час цією проблемою зайнявся і П’єр Кюрі. У 1898 р. вони відкрили два нових радіоактивних елементи, які назвали полонієм і радієм. Радіоактивне випромінювання цих елементів було значно інтенсивнішим за випромінювання солей урану.

      Вивчаючи іонізуючу здатність радіоактивного випромінювання, Резерфорд у 1899 р. виявив, що воно є неоднорідним і складається з двох частин, які він назвав α- і β-променями. Йому вдалося довести, що α-промені є потоком ядер атомів Гелію. У тому ж році Бекерель довів, що β-промені є потоком електронів.

У 1900 р. французький фізик Вілард встановив, що до складу радіоактивного випромінювання входить третя складова, яку він назвав γ-променями. Вивчення γ-променів показало, що вони являють собою електромагнітні хвилі.

      Резерфорд встановив, що найсильніше іонізують повітря α-промені, меншою     мірою – β-промені  і зовсім погано – γ-промені. Проникна здатність виявилась найменшою у α-променів: їх повністю може затримати листок паперу чи шар повітря товщиною кілька сантиметрів. Дещо більшою проникною здатністю володіють β-промені: вони можуть пройти крізь алюмінієву пластину товщиною кілька міліметрів. Дуже велика проникна здатність у γ-променів: вони проходять крізь алюмінієву плиту товщиною кілька десятків сантиметрів.

Мала проникна здатність α-променів пояснюється тим, що частина їх енергії витрачається на іонізацію молекул речовини, у якому вони поширюються.

      У 1903 р. Резерфорд і його колега Содді виявили, що радіоактивність пов’язана з самовільним розпадом атомів радіоактивних речовин. Радіоактивне випромінювання має величезну енергію. Виявилось, що 1 г радію кожну годину виділяє 600 Дж енергії.

      До радіоактивних елементів належать ті, котрі мають порядковий номер більший за 83. У періодичній системі вони розташовуються після Вісмуту. Для цих елементів характерною є відсутність стабільних ізотопів. Крім того, природна радіоактивність була виявлена й у деяких ізотопів інших елементів.

Радіоактивний розпад – природне радіоактивне перетворення ядер. При цьому ядро, яке зазнає розпаду, називається материнським, а те, що утворюється, – дочірнім.

Висновки. 

1. У природі існують речовини, атоми яких можуть довільно розпадатися. Такі речовини називаються радіоактивними.

2. Радіоактивне випромінювання складається з α-, β-, γ-випромінювання.

3. α-частинки - ядра Гелію, β-частинки - електрони, γ-частинки - електромагнітні хвилі.

4. Радіоактивне випромінювання може чинити хімічну дію, біологічну дію, має високу проникну здатність.

 

4. Закріплення вивченого матеріалу (Проводиться у вигляді тестування)

1. Як заряджені протони?

а) позитивно     б) негативно

в) не мають заряду    г) це залежить від виду атома.

2. До складу ядра входять:

а) протони      б) нейтрони

в) протони й електрони   г) протони й нейтрони.

3. Якими силами утримуються у ядрі протони і нейтрони?

а) гравітаційними    б) ядерними

г) електричними

4. Число протонів у ядрах ізотопів...

а) є однаковим     б) є різним.

5. Число нейтронів у ядрах ізотопів...

а) є однаковим     б) є різним.

6. Явище радіоактивності було відкрите

а) Е. Резерфордом    б) П. Кюрі

в) А. Беккерелем.

7. Було виявлено, що солі Урану створюють деяке випромінювання...

а) під дією світла    б) під дією тепла

в) без зовнішнього впливу.

8. Для з'ясування природи радіоактивного випромінювання його пропустили крізь

а) свинець      б) електричне поле

г) магнітне  поле.

9. Радіоактивне випромінювання розпадається на

а) 2 промені - α і β    б) 2 промені - α і γ

в) 3 промені - α, β і γ

10 α-випромінювання - це

а) потік електронів    б) потік ядер Гелію

в) електромагнітні хвилі

11. β-випромінювання - це

а) потік електронів    б) потік ядер Гелію

в) електромагнітні хвилі

12. γ-випромінювання - це

а) потік електронів    б) потік ядер Гелію

в) електромагнітні хвилі

(Перевірку здійснюють учні під керівництвом вчителя, обмінявшись роботами з сусідами по парті)

5. Підсумки уроку (Гра "Куб")

1. Наведіть означення радіоактивності.
2. Як було відкрито явище радіоактивності?
3. Який внесок зробили П. Кюрі і М. Склодовська-Кюрі у вивчання радіоактивного випромінювання?
4. Які види радіоактивного випромінювання ви вивчили?
5. Якою є природа α-частинок? β-частинок? γ-частинок?
6. Як захиститися від радіоактивного випромінювання?

 

6. Домашнє завдання

Опрацювати §40, 41;

Завдання 14, 15.