Версия 09:51, 18 мая 2010

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 9 клас>> Фізика: Активність радіонуклідів

АКТИВНІСТЬ РАДІОНУКЛІДА. ПРАВИЛА ЗМІЩЕННЯ
Алхіміки Середньовіччя мріяли про філософський камінь, що перетворював би всі речовини на золото. «Сучасна алхімія» — так назве Е. Резерфорд свою книгу про перетворення атомних ядер. Про те, як змінюється ядро під час радіоактивного випромінювання, за якими законами відбувається цей процес, ітиметься в даному параграфі.
Визначаємо радіоактивність. Вивчаємо правила зміщення Розглядаючи в § 32 радіоактивне випромінювання, ми залишили поза увагою важливе питання: що при цьому відбувається з атомами? Адже під час радіоактивного випромінювання від атомів відриваються чималі «шматки», отже, атоми мають змінитися. Провівши низку експериментів, учені довели, що радіоактивне випромінювання є наслідком розпаду ядер атомів.
Ядра атомів радіоактивних елементів здатні довільно (без жодних причин) розпадатися. Експериментальні дослідження показали, що на радіоактивний розпад не впливають зміна тиску й температури, дія магнітного та електричного полів, хімічні реакції, зменшення чи збільшення освітленості тощо. Розпад ядра супроводжується випромінюванням а-, р- чи інших частинок; само ж ядро, як правило, перетворюється на ядро атома іншого елемента.
Радіоактивність — це здатність ядер деяких хімічних елементів довільно перетворюватися на ядра інших елементів з випромінюванням мікрочастинок.
Залежно від того, які частинки випромінюються під час радіоактивного розпаду, розрізняють а-розпад, р-розпад та інші види розпадів. Встановлено, що радіоактивні перетворення ядер підкорюються так званим правилам зміщення, які вперше сформулював англійський учений Фредерік Содді (1877-1956).

Правила зміщення
1.    Під час а-розпаду нуклонне число ядра атома зменшується на 4, а протонне — на 2, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого в періодичній таблиці на 2 одиниці менший, ніж порядковий номер вихідного елемента.
Наприклад, відомо, що Радон (2^Кп) є а-радіоактивним (випускає ядра атома Гелію). Тому в результаті а-розпаду Радону утворюється елемент, який має порядковий номер 84 (розташований на 2 клітинки ліворуч від Радону),— це Полоній:
2.    Під час р-розпаді/ нуклонне число ядра атоми залишається не-змінннм, а протонне збільшується на І, тому утворюється ядро.
Наприклад, Торій ( ЖІТІі ) < |( радіоактинпим елементом (нипроміння електрони). Тому під чаї- |1 розпаду Торію утворюється Протактиній елемент із порядковим номером 91 (розташований на 1 клітинку праворуч від Торію):
Оскільки в результаті радіоактивних перетворень народжуються нові елементи, учені назвали цей процес (за аналогією з хімією) ядерними реакціями.

Дізнаємося про період піврозпаду
Уявіть собі певну кількість радіоактивної речовини. Це може бути, скажімо, шматок солі Урану або газ радон, поміщений у скляну колбу. Чи можна дізнатися, яке саме ядро у речовині, що ми розглядаємо, розпадеться першим? Яке буде наступним? А яке ядро виявиться «довгожителем» і розпадеться останнім? Фізики стверджують, що дізнатися про це неможливо: розпад того чи іншого ядра радіонукліда — подія випадкова. У той же час поведінка радіоактивної речовини в цілому підлягає чітко визначеній закономірності.
Цю закономірність можна проілюструвати за допомогою такого прикладу. Якщо взяти закриту скляну колбу, що містить певну кількість радону, виявиться, що приблизно за 57 с кількість радону в колбі зменшиться вдвічі. Ще через 57 с з решти залишиться теж половина і т. д. Тому природно, що інтервал часу 57 с був названий періодом піврозпаду Радону.
Період піврозпаду — це фізична величина, що дорівнює часу, протягом якого розпадається половина наявної кількості ядер даного радіонукліда.
Період піврозпаду зазвичай позначають символом Т. Одиниця періоду піврозпаду в СІ — секунда (с).
У кожного радіоактивного ізотопу свій період піврозпаду. Наприклад, період піврозпаду Урану-238 дорівнює 4,5 млрд років, Радію-226 — 1600 років.
Для характеристики радіоактивного розпаду використовують величину, яку називають сталою радіоактивного розпаду радіонукліда (див. таблицю) і позначають символом X. Стала радіоактивного розпаду пов'язана з періодом піврозпаду.
Даємо визначення активності радіонуклідного зразка З практичної точки зору, важливою характеристикою процесу радіоактивного розпаду є швидкість, з якою розпадається той чи інший радіонуклід.
Фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості розпадів, що відбуваються в певному радіонуклідному зразку за одиницю часу, називають активністю радіонуклідного зразка.
Активність радіонуклідного зразка позначають символом А. Одиницею активності в СІ є бекерель (Бк). 1 Бк — це активність такого зразка, в якому за 1 с відбувається 1 акт розпаду. Але 1 Бк — це дуже мала активність, тому використовують позасистемну одиницю активності.

 Дізнаємося про радіоактивні ряди
Алхіміки Середньовіччя мріяли про перетворення всіх речовин на золото, тож виходить, що після експериментів Е. Резерфорда й Ф. Содді їхня мрія здійснилася? Насправді — ні. Учені з'ясували, що вихідне (як говорять фізики — материнське) ядро атома радіоактивного елемента з плином часу зазнає цілої низки перетворень. А саме: ядро атома елемента А, перетворюється на ядро атома елемента а2, потім на ядро атома елемента а3 і т. д., причому в цьому ланцюжку не може бути випадкових «гостей», скажімо, ядра атома елемента в. Сукупність усіх ізотопів, які виникають у результаті низки послідовних радіоактивних перетворень даного материнського елемента, називають радіоактивним рядом. Один із ланцюжків перетворені, (ряд Урану 23Н) показано на рис. 33.2.

Підбиваємо підсумки
Радіоактивність — це здатність ядер деяких хімічних елементів довільно перетворюватися на ядра інших елементів з випромінюванням мікрочастинок.
На радіоактивність не впливають зовнішні фактори. Залежно від того, які частинки випромінюються під час радіоактивного розпаду, розрізняють а-розпад, (3-розпад та інші види розпадів. Визначити, який елемент утвориться в результаті радіоактивного розпаду, можна за допомогою правил зміщення.
Час, протягом якого розпадається половина наявної кількості ядер даного радіонукліда, називають періодом піврозпаду.
Фізична величина, яка чисельно дорівнює кількості розпадів, що відбуваються в певному радіонуклідному зразка за одиницю часу, називають активністю радіонуклідного зразка. Активність а радіонукліда розраховують за формулою: а = АіУ, де n — кількість атомів радіонукліда в зразку на даний момент часу; X — стала розпаду радіонукліда. Одиницею активності в СІ є бекерель (Бк).
Сукупність усіх ізотопів, які виникають у результаті низки послідовних радіоактивних перетворень даного материнського елемента, називають радіоактивним рядом. Виявлено чотири радіоактивні ряди, що об'єднують усі відомі в природі радіоактивні елементи.



Фізика 9 клас. Ф.Я.Божинова, М.М.Кірюхін О.О.Кірюхіна

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.