Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 9 клас>> 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-розпаду 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.

Рис. 33.1. Активність радіонуклідного зразка.

 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.