Радиоактивное излучение и его свойства
Увидеть это излучение мы не можем, но обнаружить его можно по потемнению фотопластинки. Если поместить в сосуд радиоактивный элемент , проделать в нем узкое отверстие, напротив него поместить фотопластину, то на ней появится темное пятно.
Если поместить это излучение в магнитное поле, то появляются три пятна, т. е, оно разделилось на три части, две из которых отклонились в противоположные стороны, т. е. они имеют заряды противоположных знаков. (см на доску ).
Т. о. радиоактивное излучение состоит из трех частей :
1)положительно заряженная часть пучка называется альфа – лучами и представляет собой ядра атома гелия ( см на доску).
2)отрицательно заряженная часть пучка называется бэтта – лучами и представляет собой поток электронов (см на доску).
3)нейтральная часть пучка называется гамма – излучением и представляет собой электромагнитные волны (см на доску).
Опытами было доказано, что при этом заряд ядра меняется, т. е. получается новый химический элемент. Следовательно, радиоактивное излучение излучается из ядра атома, в результате появляются новые ядра и элементарные частицы. Поэтому радиоактивность называют радиоактивным распадом.
Для определения того, какой элемент получится, существует
ПРАВИЛО СМЕЩЕНИЯ.
1)При альфа- распаде ядро теряет 2 единицы положительного заряда и 4 единицы массы – в результате получится новый хим. Элемент, который смещается на 2 клетки к началу таблицы Менделеева.
(см на доску).
2)При бэтта – распаде из ядра вылетает электрон – в результате получится элемент, который смещается на 1 клетку к концу таблицы Менделеева.
(см на доску).
3)При гамма – излучении нового элемента не получается т.к. оно не имеет заряда.
Хмz ,где м – атомная масса, z – заряд ядра (равен номеру элемента в таблице Менделеева).
Если получится элемент, масса которого отличается от табличной, то это означает, что получился изотоп.
Изотопы– это ядра одного и того же элемента (заряд одинаков),которые имеют одинаковые химические свойства , но отличаются физическими свойствами : массой, плотностью, температурой кипения, радиоактивностью.
ОТКРЫТИЕ НЕЙТРОНА.
Впервые в истории человечества искусственное превращение атомных ядер было осуществлено Резерфордом в 1919 году.
Он бомбардировал ядра атома азота альфа – частицами. В
результате появлялись новые ядра и протоны. Протон – это первый изотоп водорода Н11.
( на доске уравнение ).
В 1932 году учеником Резерфорда Чедвиком был открыт нейтрон.
При бомбардировке бериллия альфа – частицами протоны не появились, но появилось очень сильно проникающее излучение, которое могла дать только нейтральная частица.
Новая частица была названа нейтроном – он не обладает зарядом и имеет массу = 1.
(уравнение на доске).
СТРОЕНИЕ ЯДРА. ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ.
После открытия нейтрона, советский ученый Иваненко и немецкий ученый Гейзенберг в 1932 году предложили протонно – нейтронную модель ядра, согласно которой атом состоит изпротонов и нейтронов, которые имеют общее название нуклоны.
А – массовое число = сумме числа протонов и нейтронов, определяется по таблице Менделеева – это атомная масса, округленная до целого числа;
Z - число протонов в ядре = номеру элемента в таблице Менделеева;
N - число нейтронов в ядре = разности массового числа и числа протонов.
НУКЛОННЫЙ СОСТАВ ЯДРА.
Определить нуклонный состав – это значит определить массовое число, число протонов и число нейтронов в ядре.
( см на доску) N = А - Z
ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ.
Ядра очень устойчивы, поэтому должны существовать очень большие силы, удерживающие внутри атома положительно заряженные протоны и нейтральные нейтроны. Это не могут
быть электромагнитные или гравитационные силы. Следовательно внутри ядра действует особый тип сил , которые называются ядерными.
СВОЙСТВА ЯДЕРНЫХ СИЛ.
1) Они в сотни раз больше кулоновских;
2) Они имеют короткодействующий характер – действуют на расстоянии 10-12 – 10-13 см
Природа этих сил до сих пор неизвестна.
ТЕМА: ТЕРМОЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ.
Ядерную энергию можно получать не только в результате деления тяжелых ядер, но и путём синтеза (объединения) лёгких ядер.
Реакция слияния лёгких ядер называется термоядерной реакцией, т.к. они могут протекать только при очень высоких температурах.
Для слияния ядер, необходимо, чтобы они могли сблизиться до расстояния, на котором начинают действовать ядерные силы – для этого они должны преодолеть кулоновские силы отталкивания (10-12см).
Сообщить необходимую энергию можно путём создания высокой температуры, т.к. при повышении температуры увеличивается скорость частиц и их кинетическая энергия.
Например, для слияния 2-х ядер дейтерия (второй изотоп водорода Н12),необходима температура 108К – как на Солнце.
Создание высокой температуры внешним источником необходимо только в первый момент для начала реакции. После того, как она разовьётся, она может поддерживать сама себя за счёт энергии, выделяющейся при синтезе.
В качестве термоядерного топлива могут быть использованы все изотопы водорода, литий. Т. к. водород входит в состав молекул воды, а воды на Земле много, то у нас неограниченные запасы термоядерного топлива.
В 1л морской воды содержится столько водорода, что из него при синтезе можно получить столько энергии, сколько при сгорании 300г бензина.
Но осуществить управляемую термоядерную реакцию трудно т.к. на Земле нет такого материала, который не испарился бы при такой температуре
. Делаются попытки удержать плазму магнитными полями.
В военном деле используют термоядерный синтез в виде водородной бомбы.