Odkrycie promieniotwórczości - strona nr 1/1
Fizyka, klasa 9.
Temat:
„Odkrycie radioaktywności”
Nauczyciel fizyki
Gimnazjum nr 18 MBOU
Abdullaeva Zukhra Alibekovna
Machaczkała 2013
Lekcja fizyki na temat „Odkrycie radioaktywności”
Nauczyciel – Abdullaeva Zuhra Alibekovna
Cele Lekcji:
zapewnić podczas lekcji przyswojenie sobie pojęć „radioaktywność”, promieniowanie alfa, beta, gamma.
nadal rozwijać naukowy światopogląd uczniów.
rozwijać umiejętności kultury mowy, aktywność twórczą, Umiejętności twórcze studenci.
Komputer, projektor, tablica interaktywna.
Prezentacja komputerowa„Odkrycie radioaktywności”
Zeszyt ćwiczeń ucznia
I. Organizowanie czasu (powitanie, sprawdzenie gotowości uczniów do lekcji)
Nauka nowego materiału.(Załącznik 1. Prezentacja komputerowa „Odkrycie promieniotwórczości”)
Dzisiaj zaczynamy studiować czwarty rozdział naszego podręcznika zatytułowany „Budowa atomu i jądra atomowego. Wykorzystanie energii jąder atomowych”. Temat naszej lekcji to „Odkrycie radioaktywności” (zapisz datę i temat lekcji w zeszycie).
Przyjęto założenie, że wszystkie ciała składają się z drobnych cząstek starożytny grecki filozof Demokryt 2500 lat temu. Cząstki nazwano atomami, co oznacza niepodzielne. Tą nazwą Demokryt chciał podkreślić, że atom jest najmniejszym, najprostszym, składniki a zatem cząstką niepodzielną. (Slajd 3) Ale mniej więcej połowa 19 stuleci zaczęły pojawiać się fakty eksperymentalne, które podają w wątpliwość ideę niepodzielności atomów. Wyniki tych eksperymentów sugerują, że atomy mają złożoną strukturę i zawierają cząstki naładowane elektrycznie.
Najbardziej uderzającym dowodem złożonej budowy atomów było odkrycie zjawiska radioaktywności przez francuskiego fizyka Henriego Becquerela w 1896 roku. Odkrycie promieniotwórczości było bezpośrednio związane z odkryciem Roentgena. Co więcej, przez pewien czas uważano, że jest to ten sam rodzaj promieniowania.
Promienie rentgenowskie. W grudniu 1895 roku Wilhelm Conrad Roentgen (Slajd) ogłosił odkrycie nowego rodzaju promieni, które nazwał promieniami rentgenowskimi. Do tej pory w większości krajów nazywano je tak, jednak w Niemczech i Rosji przyjęto propozycję niemieckiego biologa Rudolfa Alberta von Köllikera (1817–1905), aby nazwać promienie promieniami rentgenowskimi. Promienie te powstają, gdy elektrony lecące szybko w próżni (promienie katodowe) zderzają się z przeszkodą. (Slajd) Wiadomo było, że gdy promienie katodowe uderzają w szkło, emituje ono światło widzialne - zieloną luminescencję. Rentgen odkrył, że w tym samym czasie z zielonej plamki na szkle emanowały inne niewidzialne promienie. Stało się to przez przypadek: w ciemnym pomieszczeniu świecił pobliski ekran pokryty tetracyjanoplatynianem baru Ba (wcześniej nazywanym siarczkiem baru i platyny). Substancja ta wytwarza jasną żółto-zieloną luminescencję pod wpływem promieni ultrafioletowych i katodowych. Ale promienie katodowe nie trafiły w ekran, a co więcej, gdy urządzenie przykryto czarnym papierem, ekran nadal się świecił. Roentgen wkrótce odkrył, że promieniowanie przechodziło przez wiele nieprzezroczystych substancji i powodowało zaczernienie kliszy fotograficznej owiniętej w czarny papier lub nawet umieszczonej w metalowym pudełku. Promienie przeszły przez bardzo grubą książkę, przez deskę świerkową o grubości 3 cm, przez płytę aluminiową o grubości 1,5 cm... Roentgen zdał sobie sprawę z możliwości swojego odkrycia: „Jeśli trzymasz rękę między rurą wyładowczą a ekranem”, napisał: „na tle jaśniejszych konturów dłoni widać ciemne cienie kości”. Było to pierwsze w historii badanie fluoroskopowe.
Odkrycie Roentgena natychmiast rozprzestrzeniło się na cały świat i zadziwiło nie tylko specjalistów. W wigilię 1896 roku w księgarni w pewnym niemieckim mieście wystawiono fotografię dłoni. Widoczne były na nim kości żywej osoby, a na jednym z palców - pierścionek zaręczynowy. Było to zdjęcie rentgenowskie ręki żony Roentgena.
Promienie Becquerela. Odkrycie Roentgena wkrótce doprowadziło do równie niezwykłego odkrycia. Został on wykonany w 1896 roku przez francuskiego fizyka Antoine’a Henriego Becquerela. (Slajd) 20 stycznia 1896 roku był na posiedzeniu Akademii, na którym fizyk i filozof Henri Poincaré opowiedział o odkryciu Roentgena i zademonstrował zdjęcia rentgenowskie ludzkiej ręki wykonane już we Francji. Poincare nie ograniczył się do mówienia o nowych promieniach. Zasugerował, że promienie te są związane z luminescencją i być może zawsze pojawiają się jednocześnie z tego rodzaju blaskiem, więc prawdopodobnie można obejść się bez promieni katodowych. Świecenie substancji pod wpływem promieniowania ultrafioletowego było znane Becquerelowi: zarówno jego ojciec Alexandre Edmond Becquerel (1820–1891), jak i jego dziadek Antoine César Becquerel (1788–1878) byli fizykami; Syn Antoine’a Henriego Becquerela, Jacques, także został fizykiem, który „w drodze dziedziczenia” objął katedrę fizyki w Muzeum Paryskim Historia naturalna Becquereli kierował tym wydziałem przez 110 lat, od 1838 do 1948.
Becquerel postanowił sprawdzić, czy promienie rentgenowskie są powiązane z fluorescencją. Niektóre sole uranu, na przykład azotan uranylu UO2(NO3)2, wykazują jasną żółto-zieloną fluorescencję. Substancje takie znajdowały się w laboratorium Becquerela, w którym pracował. Jego ojciec pracował także nad preparatami uranu, co wykazało, że po ustaniu światła słonecznego ich blask znika bardzo szybko – w czasie krótszym niż jedna setna sekundy. Nikt jednak nie sprawdził, czy świeceniu temu towarzyszy emisja jakichś innych promieni, które mogą przechodzić przez materiały nieprzezroczyste, jak miało to miejsce w przypadku Roentgena. To właśnie postanowił sprawdzić Becquerel po raporcie Poincarégo.
(Slajd) Odkrycie promieniotwórczości, zjawiska świadczącego o złożonym składzie jądra atomowego, nastąpiło w wyniku szczęśliwego wypadku. Becquerel owinął kliszę fotograficzną grubym czarnym papierem, umieścił na wierzchu ziarenka soli uranowej i naświetlił jaskrawym światłem. światło słoneczne. Po wywołaniu płyta stała się czarna w obszarach, w których leżała sól. W rezultacie uran wytworzył pewien rodzaj promieniowania, które podobnie jak promienie rentgenowskie przenika przez ciała nieprzezroczyste i oddziałuje na kliszę fotograficzną. Becquerel uważał, że promieniowanie to jest spowodowane promieniami słonecznymi.
Jednak pewnego dnia, w lutym 1896 roku, ze względu na pochmurną pogodę nie mógł przeprowadzić kolejnego eksperymentu. Becquerel włożył płytę do szuflady, kładąc na niej miedziany krzyż pokryty solą uranową. Po wywołaniu płyty na wszelki wypadek dwa dni później odkrył na niej czernienie w postaci wyraźnego cienia krzyża. Oznaczało to, że sole uranu samoistnie, bez wpływu czynników zewnętrznych, wytwarzają pewnego rodzaju promieniowanie.
Wkrótce powstał Becquerel ważny fakt: intensywność promieniowania zależy wyłącznie od ilości uranu w preparacie i nie zależy od tego, w jakich związkach jest on zawarty. W związku z tym promieniowanie nie jest nieodłącznym elementem związków, ale pierwiastka chemicznego uranu i jego atomów
Naturalnie naukowcy próbowali odkryć, czy inne osoby mają zdolność do spontanicznej emisji pierwiastki chemiczne. Duży wkład w to dzieło wniosła Maria Skłodowska-Curie.
Maria Skłodowska-Curie i Pierre Curie.
Odkrycie radu i polonu.
(Slajd) W 1898 roku inni francuscy naukowcy Maria Skłodowska-Curie i Pierre
Curie udowodnili radioaktywność toru, wyizolowali z minerału uranu dwie nowe substancje, znacznie bardziej radioaktywne w większym stopniu niż uran i tor. W ten sposób odkryto dwa nieznane wcześniej pierwiastki promieniotwórcze - polon i rad katorżnicza praca przez cztery długie lata para prawie nie wychodziła ze swojej wilgotnej i zimnej stodoły. (Slajd) Polon (Po-84) został nazwany na cześć ojczyzny Marii, Polski. Rad (Ra-88) jest promieniujący, termin radioaktywność zaproponowała Maria Skłodowska. Wszystkie pierwiastki o numerach seryjnych większych niż 83 są radioaktywne, tj. znajduje się w układzie okresowym po bizmucie. Za 10 lat współpraca zrobili wiele, aby zbadać zjawisko radioaktywności. Była to bezinteresowna praca w imię nauki – w słabo wyposażonym laboratorium i przy braku niezbędnych środków. Badacze uzyskali preparat radu w 1902 roku w ilości 0,1 g. Aby tego dokonać, potrzebowali 45 miesięcy intensywnej pracy i ponad 10 000 operacji uwalniania substancji chemicznych i krystalizacji. (Slajd)
Nic dziwnego, że Majakowski porównał poezję do wydobycia radu:
„Poezja jest tym samym, co wydobycie radu.
Produkcja na gram, praca na rok.
Wyczerpujesz jedno słowo ze względu na
tysiące ton rudy słownej.”
W 1903 roku małżonkowie Curie i A. Becquerel otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie w dziedzinie radioaktywności.
Becquerel i Curie stworzyli pierwszego szkoła naukowa badanie radioaktywności. W jego murach dokonano wielu niezwykłych odkryć. Los okazał się niełaskawy dla założycieli szkoły. Pierre Curie zmarł tragicznie 17 kwietnia 1906 r., Henri Becquerel zmarł przedwcześnie 25 sierpnia 1908 r. (Slajd)
Maria Skłodowska-Curie kontynuowała swoje badania. Otrzymała wsparcie od państwa. Specjalnie dla niej na Sorbonie utworzono Laboratorium Radioaktywności. (Slajd)
W 1914 roku ukończono budowę Instytutu Radowego, a ona została jego dyrektorką. Zanim ostatnie dni Kierowała się mottem Pierre’a: „Bez względu na to, co się stanie, musimy pracować”.
Maria musiała dokończyć „epopeję” radową: uzyskać rad metaliczny. Pomógł jej wieloletni współpracownik Andre Debierne (swoją drogą to on odkrył nowy pierwiastek radioaktywny – aktyn).
W marcowym numerze Proceedings of the Paris Academy of Sciences z marca 1910 roku ukazał się krótki artykuł, w którym donoszono o uwolnieniu około 0,1 g metalu. Wydarzenie to zostało później zaliczone do siedmiu najwybitniejszych osiągnięć naukowych pierwszej ćwierci XX wieku.
W 1911 roku Marie Curie otrzymała drugą nagroda Nobla- w chemii.
Właściwość pierwiastków polegająca na ciągłym i bez zewnętrznych wpływów emitowaniu niewidzialnego promieniowania, które może przenikać przez nieprzezroczyste ekrany i wywoływać efekt fotograficzny i jonizujący, nazywa się radioaktywnością, a samo promieniowanie nazywa się promieniowaniem radioaktywnym.
(slajd)
Właściwości promieniowania radioaktywnego (slajd)
Jonizuje powietrze;
Akt na kliszy fotograficznej;
Powoduje, że niektóre substancje świecą;
Przenikaj przez cienkie metalowe płytki;
Intensywność promieniowania jest proporcjonalna do stężenia substancji;
Natężenie promieniowania nie zależy od czynników zewnętrznych (ciśnienie, temperatura, oświetlenie, wyładowania elektryczne).
W 1899 r. pod przewodnictwem angielskiego naukowca E. Rutherforda (slajd) przeprowadzono eksperyment, który umożliwił wykrycie złożonego składu promieniowania radioaktywnego. W wyniku eksperymentu przeprowadzonego pod kierunkiem angielskiego fizyka Ernesta Rutherforda odkryto, że promieniowanie radioaktywne radu jest niejednorodne, tj. ma złożony skład. Przyjrzyjmy się, jak przeprowadzono ten eksperyment.
Slajd przedstawia grubościenne naczynie ołowiane z ziarnem radu na dnie. Wiązka promieniowania radioaktywnego radu wychodzi przez wąski otwór i uderza w kliszę fotograficzną (promieniowanie radu jest kierowane we wszystkich kierunkach, ale nie może przejść przez grubą warstwę ołowiu). Po wywołaniu kliszy fotograficznej znaleziono na niej jedną rzecz ciemne miejsce- dokładnie w miejscu, w które uderzyła wiązka (Slajd)
Następnie eksperyment zmieniono, (slajd) wytworzyli silne pole magnetyczne, które oddziaływało na wiązkę. W tym przypadku na wywołanej płycie pojawiły się trzy plamki: jedna, środkowa, znajdowała się w tym samym miejscu co poprzednio, a dwie pozostałe znajdowały się po przeciwnych stronach środkowej. Jeżeli dwa strumienie odchylają się w polu magnetycznym od poprzedniego kierunku, wówczas są to przepływy naładowanych cząstek. Wskazano odchylenie w różnych kierunkach różne znakiładunki elektryczne cząstek. W jednym strumieniu znajdowały się wyłącznie cząstki naładowane dodatnio, w drugim - ujemnie naładowane. Centralnym przepływem było promieniowanie, które nie miało ładunku elektrycznego.
Dodatnio naładowane cząstki nazywano cząstkami alfa, ujemnie naładowane cząstkami beta, a obojętne – kwantami gamma.
Zdolność penetracji różne rodzaje promieniowanie
Te trzy rodzaje promieniowania różnią się znacznie zdolnością przenikania, to znaczy intensywnością pochłaniania przez różne substancje. Promienie mają najmniejszą zdolność penetracji. (Slajd) Warstwa papieru o grubości około 0,1 mm jest już dla nich nieprzezroczysta. Jeśli zakryjesz kawałek papieru dziurę w płycie ołowianej, to na kliszy fotograficznej nie będzie plamy odpowiadającej promieniowaniu.
Znacznie mniej jest pochłaniane podczas przechodzenia przez materię - promienie. (Slajd) Aluminiowa płytka zatrzymuje je całkowicie dopiero przy grubości kilku milimetrów. Promienie mają największą zdolność penetracji.
(Slajd) Intensywność absorpcji promieni wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej substancji pochłaniającej. Ale warstwa ołowiu o grubości 1 cm nie jest dla nich przeszkodą nie do pokonania. Kiedy promienie β przechodzą przez taką warstwę ołowiu, ich intensywność słabnie tylko o połowę. Wideo
Fizyczna natura promieni -, - i - jest oczywiście inna.
Fizyczna natura różnych rodzajów promieniowania(Slajd)
Promienie gamma. Pod względem właściwości promienie - są bardzo podobne do promieni rentgenowskich, ale ich siła przenikania jest znacznie większa niż promieni rentgenowskich. Sugerowało to, że promienie - były falami elektromagnetycznymi. Wszelkie wątpliwości co do tego rozwiały się po odkryciu dyfrakcji promieni β na kryształach i zmierzeniu ich długości fali. Okazało się, że jest bardzo mały - od 10 -8 do 10 -11 cm.
Na skali fale elektromagnetyczne-Promienie bezpośrednio podążają za promieniami rentgenowskimi. Prędkość propagacji promieni y jest taka sama jak wszystkich fal elektromagnetycznych – około 300 000 km/s.
Promienie beta. Od samego początku promienie - i - uważano za strumienie naładowanych cząstek. Najłatwiej było eksperymentować z promieniami -, ponieważ są one silniej odchylane zarówno w polu magnetycznym, jak i elektrycznym.
Głównym zadaniem eksperymentatorów było określenie ładunku i masy cząstek. Badając ugięcie cząstek w polu elektrycznym i magnetycznym, stwierdzono, że są to nic innego jak elektrony poruszające się z prędkościami bardzo bliskimi prędkości światła. Ważne jest, aby prędkości cząstek emitowanych przez dowolny pierwiastek promieniotwórczy nie były takie same. Istnieją cząstki o bardzo różnych prędkościach. Prowadzi to do rozszerzania się wiązki cząstek w polu magnetycznym (patrz rys. 13.6).
Cząsteczki alfa. Trudniej było ustalić naturę cząstek -, ponieważ są one mniej silnie odchylane przez pola magnetyczne i elektryczne. Rutherfordowi w końcu udało się rozwiązać ten problem. Zmierzył stosunek ładunku cząstki q do jej masy m poprzez jej ugięcie w polu magnetycznym. Okazało się, że jest około 2 razy mniej niż proton - jądro atomu wodoru. Ładunek protonu jest równy elementarnemu, a jego masa jest bardzo bliska atomowej jednostce masy 1. W konsekwencji cząstka y ma masę równą dwóm jednostkom masy atomowej na ładunek elementarny.
Jednak ładunek cząstki i jej masa pozostały nieznane. Należało zmierzyć ładunek lub masę cząstki. Wraz z pojawieniem się licznika Geigera możliwe stało się łatwiejsze i dokładniejsze mierzenie ładunku. Przez bardzo cienkie okienko cząsteczki mogą przedostać się do licznika i zostać przez niego zarejestrowane.
Rutherford umieścił licznik Geigera na drodze cząstek, który mierzył liczbę cząstek emitowanych przez radioaktywny lek w określonym czasie. Następnie zastąpił licznik metalowym cylindrem podłączonym do czułego elektrometru (ryc. 13.7). Za pomocą elektrometru Rutherford zmierzył ładunek - cząstki emitowane przez źródło wewnątrz cylindra w tym samym czasie (radiaktywność wielu substancji prawie nie zmienia się w czasie). Znając całkowity ładunek -cząstek i ich liczbę, Rutherfod określił stosunek tych wielkości, czyli ładunek jednej -cząstki. Ładunek ten okazał się równy dwóm elementarnym.
W ten sposób ustalił, że cząstka y ma dwie jednostki masy atomowej na każdy z dwóch ładunków elementarnych. Dlatego na dwa ładunki elementarne przypadają cztery jednostki masy atomowej. Jądro helu ma ten sam ładunek i tę samą względną masę atomową. Wynika z tego, że cząstka jest jądrem atomu helu.
Niezadowolony z osiągniętego wyniku Rutherford udowodnił następnie w bezpośrednich eksperymentach, że to hel powstaje podczas rozpadu radioaktywnego. Zbieranie cząstek w specjalnym zbiorniku przez kilka dni, przy użyciu Analiza spektralna Byłem przekonany, że w naczyniu gromadzi się hel (każda cząstka wychwytuje dwa elektrony i zamienia się w atom helu).
Zatem zjawisko promieniotwórczości, tj. spontaniczna emisja cząstek -, - i - przez materię, wraz z innymi faktami doświadczalnymi, posłużyła za podstawę do założenia, że atomy materii mają złożony skład.
Konsolidacja wiedzy.
1.Konsolidacja pierwotna.
1. Jakiego odkrycia dokonał Becquerel w 1896 roku?
2. Którzy naukowcy badali te promienie?
3. Jak i przez kogo nazwano zjawisko spontanicznej emisji niektórych atomów?
4. Podczas badania zjawiska promieniotwórczości odkryto nieznane wcześniej pierwiastki chemiczne
5. Jak nazywały się cząstki tworzące promieniowanie radioaktywne?
6. Dlaczego promieniowanie radioaktywne rozpadło się w polu magnetycznym na trzy wiązki?
7. Jaka jest natura cząstki α? Jaki jest jego ładunek i masa?
8. Czym są cząstki β?
9. Z jaką prędkością rozchodzi się promieniowanie γ? Jakie znasz właściwości promieni γ?
Niezależna praca. Samowykonanie zadania w zeszytach ćwiczeń.
1. Kto pierwszy zaobserwował promieniowanie radioaktywne uranu? __________________________.
2. Jak nazywały się nowe pierwiastki chemiczne zdolne do emisji spontanicznej odkryte przez małżonków Curie? ________________________ .
3. Co to jest radioaktywność? __________________________.
4. Kto jako pierwszy wprowadził termin „radioaktywność”? _____________________________.
5. Co to jest -promieniowanie, -promieniowanie, -promieniowanie? __________________________________________________________________________ .
7. Jaki jest kierunek indukcji pola magnetycznego?
8. Wypełnij tabelę
|
Promieniowanie |
Opłata |
Penetrowany. umiejętność |
Przykłady |
Natura |
|
α |
+ |
min |
przebieg papieru w powietrzu 3-9 cm aluminium – 0,05 mm |
Strumień jąder atomowych helu 4 2 He υ= 14 000 - 20 000 km/s |
|
β |
- |
lekko > α |
Podróż samolotem 40 cm ołów – 3 cm |
Przepływ elektronów 0 - 1e υ≈ 300 000 km/s |
|
γ |
0 |
maks |
przebieg w powietrzu kilka. sto metrów ołów – do 5 cm przenika ludzkie ciało |
Krótki strumień elektromagnetyczny fale (fotony) υ= 300 000 km/s |
Nauczyciel. 4. Transformacje radioaktywne.
Badanie radioaktywności przekonuje nas, że promieniowanie radioaktywne jest emitowane przez jądra atomowe pierwiastków promieniotwórczych. Jest to oczywiste w odniesieniu do cząstek alfa, ponieważ po prostu nie istnieją one w powłoce elektronowej. Badania chemiczne wykazały, że w substancjach emitujących promieniowanie beta gromadzą się atomy pierwiastka o liczbie atomowej o jeden większej niż liczba atomowa emitera beta. Na przykład
20 10 Ne β → 20 11 Na β → 20 12 Mg β → 20 13 Al
Co dzieje się z materią podczas rozpadu promieniotwórczego?
Wideo
Promieniowanie radioaktywne jest emitowane przez jądra atomowe pierwiastków promieniotwórczych
Emitując promieniowanie α i β, atomy pierwiastka promieniotwórczego zmieniają się, zamieniając się w atomy nowego pierwiastka
W tym sensie emisja promieniowania radioaktywnego nazywana jest rozpadem promieniotwórczym
Zapisz więc definicję w swoim zeszycie: Zjawisko samoistnej przemiany niestabilnych jąder atomowych w jądra innych atomów wraz z emisją cząstek i emisją energii nazywane jest radioaktywnością naturalną.
radio - promieniuje, Activus - skuteczny.
Reguły offsetowe -
są to reguły wskazujące na przemieszczenie pierwiastka w układzie okresowym spowodowane rozpadem.
Transformacja jąder odbywa się zgodnie z zasadą przemieszczenia, sformułowaną po raz pierwszy przez angielskiego naukowca F. Soddy'ego.
Sprawozdanie studenckie o F. Soddym (portret).
Frederick Soddy (2.09.1877 - 22.09.1956) – angielski fizyk, jeden z pionierów radioaktywności, członek Royal Society of London.
Razem z Rutherfordem w latach 1902-1903 opracował teorię rozpadu promieniotwórczego i sformułował prawo przemian promieniotwórczych. W 1903 roku udowodnił obecność helu w produktach promieniowania radu. Niezależnie od innych odkrył protaktyn w 1918 roku. Sformułowano regułę α. W 1913 roku ustalił zasadę przemieszczania się podczas rozpadu promieniotwórczego.
Nauczyciel Podczas rozpadu promieniotwórczego spełnione są prawa zachowania masy i ładunku
Nauczyciel.
α – rozpad: Rdzeń przegrywa ładunek dodatni 2ē, a jego masa zmniejsza się o 4 amu. Element jest przesunięty 2 komórki na początek
A Z X → A-4 Z-2 Y + 4 2 He
β – rozpad: Elektron wylatuje z jądra, ładunek wzrasta o jeden, ale masa pozostaje prawie niezmieniona. Element jest przesunięty 1 kwadrat do końca układ okresowy. (Slajd)
A Z Х → A Z+1 Y +
Kiedy jądra atomów emitują neutralny γ-kwanty nie zachodzą żadne przemiany jądrowe. Emitowany kwant γ zabiera nadmiar energii wzbudzonego jądra; liczba protonów i neutronów w nim pozostaje niezmieniona.
Jeżeli uważnie śledzisz moje dyskusje, musisz zadać mi pytanie. (Jak elektrony wylatują z jądra, jeśli tam są? NIE?!!!) Odpowiedź: podczas rozpadu β neutron zamienia się w proton z emisją elektronu
1 0 n → 1 1 p + 0 -1e + υ (υ - antyneutrino)(Slajd)
γ – promieniowanie nie towarzyszy zmiana ładunku, podczas gdy masa jądra zmienia się w sposób pomijalny.
Rozwiązywanie problemów.
Nauczyciel przy tablicy analizuje rozwiązanie zadań wykorzystując regułę przemieszczenia:
Problem 1 : Izotop toru 230 90 Th emituje cząstkę alfa. Jaki element powstaje w tym przypadku?
Rozwiązanie: 230 90 tys α → 226 98 Ra + 4 2 He
Problem 2 : Izotop toru 230 90 Th jest β-radioaktywny. Jaki element powstaje w tym przypadku?
Rozwiązanie: 230 90 Th β → 230 91 Pa + 0-1e
Rozwiązywanie problemów przez uczniów przy tablicy:
Zadanie : Protaktyn 231 91 Pa α jest radioaktywny. Korzystając z reguł „przesunięcia” i układu okresowego pierwiastków, określ, który pierwiastek powstaje w wyniku tego rozpadu.
Rozwiązanie: 231 91 Ra α → 227 89 Ac + 4 2 He
Zadanie : W jaki pierwiastek przekształca się uran 239 92 U po dwóch rozpadach β i jednym rozpadzie α?
Rozwiązanie: 239 92 U β → 239 93 Np β → 239 94 Pu α → 235 92 U
Zadanie: Napisz łańcuch przemian jądrowych neonu 20 10 Ne: β, β, β, α, α, β, α, α
Rozwiązanie: 20 10 Ne β → 20 11 Na β → 20 12 Mg β → 20 13 Al α → 16 11 Nie α → 12 9 F β → 12 10 Ne α → 8 8 O α → 4 6 C
Zapięcie pośrednie
1. Jak nazywa się radioaktywność?
2. Jakie znasz prawa zachowania, które są spełnione podczas przemian promieniotwórczych?
Samodzielna praca (indywidualna, z wykorzystaniem kart (indywidualne podejście do uczniów)).
Wiadomość studencka
Biologiczne skutki promieniowania radioaktywnego
Pewnego razu Becquerel, przygotowując się do jednego ze swoich wykładów, odkrył, że nie ma soli uranu. Wchodząc do laboratorium Curie, wziął probówkę z solą uranu i włożył ją do kieszeni skafandra. Po wykładzie włożyłem go z powrotem do kieszeni i szedłem tak aż do powrotu do domu. Następnego dnia stwierdził zaczerwienienie skóry w miejscu, gdzie leżała probówka. Becquerel pokazał to Curie, sugerując wpływ uranu na skórę.
Pierre Curie postanowił to sprawdzić i przywiązał płytkę uranową do przedramienia i chodził tak przez 10 godzin. Zaczerwienienie spowodowane promieniowaniem przekształciło się w ciężki wrzód, który nie goił się przez prawie 2 lata. W ten sposób Pierre odkrył biologiczny efekt promieniowania radioaktywnego.
Oto, co pisze poseł Shaskolskaya: „W tych odległych latach, u zarania ery atomowej, odkrywcy radu nie wiedzieli o skutkach promieniowania. Radioaktywny pył wirował wokół ich laboratorium. Sami eksperymentatorzy spokojnie brali narkotyki w ręce i trzymali w kieszeniach, nieświadomi śmiertelnego niebezpieczeństwa. Kawałek papieru z notatnika Pierre'a Curie zostaje przyniesiony do licznika Geigera (55 lat po zrobieniu notatek w notatniku!), a ciągły szum ustępuje miejsca hałasowi, niemal rykowi. Liść promieniuje, wydaje się, że oddycha radioaktywnością.”
Obecnie wiadomo, że promieniowanie radioaktywne w pewnych warunkach może stanowić zagrożenie dla zdrowia organizmów żywych. Jaki jest powód negatywny wpływ promieniowanie na istoty żywe?
Faktem jest, że cząstki α i β, przechodząc przez substancję, jonizują ją, wybijając elektrony z cząsteczek i atomów. Jonizacja żywej tkanki zakłóca czynność życiową komórek tworzących tę tkankę, co negatywnie wpływa na zdrowie całego organizmu.
Stopień i charakter negatywnych skutków promieniowania zależy od kilku czynników, w szczególności od tego, jaka energia jest przekazywana do danego ciała przez przepływ cząstek jonizujących i jaka jest masa tego ciała. Im więcej energii osoba otrzymuje ze strumienia działających na nią cząstek i im mniejsza jest jej masa (tzn. im więcej energii spada na każdą jednostkę masy), tym poważniejsze będzie to zaburzenie w jego organizmie.
Dawka pochłonięta to energia promieniowania jonizującego pochłonięta przez napromieniowane ciepło (tkanki ciała), obliczona na jednostkę masy.
Dawka równoważna to dawka pochłonięta pomnożona przez współczynnik odzwierciedlający zdolność danego rodzaju promieniowania do uszkadzania tkanek organizmu.
Jednostką SI pochłoniętej dawki promieniowania jest 1 szary (1 Gy).
Wiadomo, że im większa pochłonięta dawka promieniowania, tym większe szkody może to promieniowanie wyrządzić organizmowi.
Należy również wziąć pod uwagę, że przy tej samej pochłoniętej dawce różne rodzaje promieniowanie powoduje skutki biologiczne o różnej wielkości.
Na przykład przy tej samej pochłoniętej dawce efekt biologiczny promieniowania α będzie 20 razy większy niż promieniowania γ, a w przypadku działania szybkich neutronów efekt może być 10 razy większy niż promieniowania γ.
Różna jest także wrażliwość poszczególnych narządów na promieniowanie radioaktywne. Dlatego należy wziąć pod uwagę odpowiednie współczynniki wrażliwości tkanek.
0,03- tkanka kostna
0,03- tarczyca
0,12- czerwony szpik kostny
0,12 - światło
0,15- gruczoł sutkowy
0,25 - jajniki i jądra
0,30 - inne tkaniny
1,00 - ciało jako całość
Nawet małe dawki promieniowania nie są nieszkodliwe. Promieniowanie może powodować przede wszystkim mutacje genowe i chromosomalne. Ustalono, że prawdopodobieństwo zachorowania na nowotwór wzrasta wprost proporcjonalnie do dawki promieniowania.
Do najczęstszych nowotworów wywołanych promieniowaniem należy białaczka. Po białaczkach „na popularności” plasują się: rak piersi, rak tarczycy i rak płuc. Mniej wrażliwe są żołądek, wątroba, jelita i inne narządy i tkanki.
Skutki promieniowania na organizm mogą być różne, ale prawie zawsze są negatywne. W małych dawkach promieniowanie może stać się katalizatorem procesów prowadzących do nowotworu lub zaburzeń genetycznych, natomiast w dużych dawkach może doprowadzić do całkowitej lub częściowej śmierci organizmu na skutek zniszczenia komórek tkankowych.
Nauczyciel: Dziś, 26 kwietnia, przypada 27. rocznica tragedii w Czarnobylu. I oczywiście nie mogliśmy zignorować tej straszliwej daty.
Wiadomość ucznia o awarii w elektrowni jądrowej w Czarnobylu
Awaria w Czarnobylu – zniszczenie w dniu 26 kwietnia 1986 roku czwartego bloku energetycznego elektrowni jądrowej w Czarnobylu zlokalizowanej na terytorium Ukrainy. Zniszczenie było wybuchowe, reaktor został zniszczony i środowisko uwolniono wiele substancji radioaktywnych.
Ze skażonych obszarów ewakuowano około 200 000 osób.
Promieniowanie, na które narażony jest człowiek, prowadzi do poważnych wad, które ujawniają się u dzieci i wnuków osoby napromieniowanej lub u jej dalszych potomków .
Podsumowanie lekcji: Praca domowa.
Podczas podsumowania lekcji 2 uczniów sprawdza swoją samodzielną pracę.
Pytanie do klasy:
6 czerwca 1905 Pierre przemawiał na posiedzeniu Akademii Nauk. Mój Przemówienie Nobla zakończył następującymi słowami:
„Łatwo ponadto zrozumieć, że rad w rękach przestępców może stanowić poważne zagrożenie i pojawia się pytanie: czy ludzkość skorzysta na znajomości tajemnic przyrody, czy jest na tyle dojrzała, aby z nich korzystać, czy też wiedza ta zwróci się w stronę jego szkodliwość? Przykład odkryć Nobla jest w tym względzie wskazówką: potężne materiały wybuchowe umożliwiły człowiekowi wykonywanie wspaniała praca, ale stały się też straszliwym, niszczycielskim narzędziem w rękach wielkich zbrodniarzy popychających ludzi w stronę wojny. Należę do tych, którzy podobnie jak Nobel uważają, że ludzkość odniesie więcej korzyści niż szkód z nowych odkryć.
Dwie osoby wyjrzały przez okno:
Jeden widział deszcz i błoto,
Kolejny zielony wiąz o liściach
A niebo jest niebieskie.
Dwie osoby wyglądały przez okno.
Za każdym odkryciem stoją ludzie. Osoba jest w dużej mierze winna własnych problemów i tragedii.
Czy Prometeusz miał rację, dając ludziom ogień?
Świat rzucił się do przodu, świat został wyrzucony ze sprężyn.
Z piękny łabędź smok dorósł
Dżin został uwolniony z zakazanej butelki.
Radioaktywność jest zjawisko naturalne niezależnie od tego, czy naukowcy to odkryli, czy nie. Gleba, osady, skały i woda są radioaktywne. Energia jądrowa jest źródłem wszystkiego, co istnieje. Słońce i gwiazdy świecą dzięki reakcjom nuklearnym zachodzącym w ich głębinach. Odkrycie tego zjawiska pociągnęło za sobą jego wykorzystanie w dobrym i złym celu. Naukowcy bardziej niż ktokolwiek inny są świadomi odpowiedzialności, jaką ponoszą wobec społeczeństwa, ingerując w sprawy Natury.
Obecnie toczy się wiele dyskusji na temat: czy promieniowanie jest dobre czy złe, czy promieniowanie jest naszym przyjacielem czy wrogiem? Więc co to jest?
Czym więc jest radioaktywność: dar czy przekleństwo? Lekcję rozpoczęliśmy od Twoich skojarzeń ze słowem radioaktywność. Jak teraz wyobrażasz sobie radioaktywność? Co mógłbyś na przykład powiedzieć dzieciom ze szkół podstawowych na temat radioaktywności?
Twórcza praca uczniów.
W Twojej mocy, w Twojej mocy.
Żeby wszystko się nie rozpadło
Do bezsensownych części.
Człowiek musi zawsze pamiętać, że Natura jest mądra i wkraczając w jej tajemnice, nie wolno naruszać jej praw. W swoich działaniach trzeba kierować się zasadą: „Nie szkodzić!”, być ostrożnym, uważnym, kalkulować z wyprzedzeniem dziesiątki połączeń i ruchów, a co najważniejsze – zawsze pamiętać o drugim człowieku, wartości życia, wyjątkowości naszej planety. Radioaktywność nie jest zjawiskiem nowym, jedyną nowością jest sposób, w jaki ludzie próbowali ją wykorzystać
Życie na Ziemi jest kruche i bezbronne wobec człowieka. Jeden zły krok i zostanie przerwana. Pierwsza osoba na planecie, która miała szczęście zobaczyć Ziemię z kosmosu, porównał Yu. A. Gagarin schemat kolorów kolory Ziemi z kolorami obrazów Nicholasa Roericha. Ale opowiedział też o tym, jak krucha i bezbronna wydaje się nasza planeta z kosmosu…
TEST
1 opcja
1. Który naukowiec zaproponował jądrowy model atomu?
a) Thomson b) Soddy c) Rutherford d) Iwanenko
2.Który naukowiec odkrył złożony skład promieniowania radioaktywnego?
a) Becquerel b) Rutherford c) Soddy d) Curie
3. Komora chmurowa to hermetycznie zamknięte naczynie wypełnione
a) przegrzana ciecz b) woda lub para alkoholu bliska nasycenia
c) fotoemulsja d) gaz
4.Promienie Betta są
a) przepływ elektronów b) przepływ cząstek alfa c) przepływ jąder helu d) fale elektromagnetyczne
5. W wyniku rozpadu alfa pierwiastek przesuwa się
b) dwie komórki na początek układu okresowego
c) dwie komórki na końcu układu okresowego
d) cztery komórki na początek układu okresowego
6. Skład atomu 64 29 Cu obejmuje
a) 64p, 29n, 29ȇ b) 29p, 64n, 29ȇ c) 29p, 35n, 29ȇ d) 29р, 64n, 35ȇ
7. Zidentyfikuj nieznany pierwiastek powstający podczas reakcji jądrowej
27 13 Al + 4 2 He → 30 15 P + X
8. Kiedy jądra izotopu azotu 14,7 N są bombardowane neutronami, powstaje izotop 11,5 B i ...
9. Wartość równa stosunkowi liczby neutronów w dowolnym pokoleniu do liczby neutronów Poprzednia generacja, nazywany jest współczynnikiem
a) reprodukcja neutronów b) reprodukcja neutronów c) reakcje
d) rozszczepienie jądrowe
10. Pomiędzy cząstkami w jądrze atomu znajdują się
a) siły grawitacyjne b) siły elektromagnetyczne c) siły jądrowe
d) Siły Coulomba
Fizyka, klasa 9
TEST
„Budowa atomu i jądra atomowego”
Opcja 2
1. Który naukowiec jest odkrywcą promieniotwórczości?
a) Rutherford b) Soddy c) Becquerel d) Curie
2.Jak nazywa się naukowiec, który sformułował zasady przemieszczeń?
a) Becquerel b) Rutherford c) Soddy d) Thomson
3. Podstawą komory bąbelkowej jest
a) przegrzana ciecz b) woda lub para alkoholu bliska nasycenia
c) fotoemulsja d) gaz
4. Promienie gamma są
a) przepływ elektronów b) przepływ cząstek alfa c) przepływ jąder helu
d) fale elektromagnetyczne
5. W wyniku rozpadu beta pierwiastek przesuwa się o ...
a) jedna komórka na końcu układu okresowego
b) jedna komórka do początku układu okresowego
c) dwie komórki na początek układu okresowego
d) cztery komórki do końca układu okresowego
6. Określ skład atomu 39 19 K
a) 39p, 19n, 19ȇ b) 19p, 39n, 39ȇ c) 20p, 19n, 39ȇ d) 19p, 20n, 19ȇ
7. Zidentyfikuj nieznany pierwiastek powstający podczas reakcji jądrowej
147 N + 4 2He → 17 8O + X
a) neutron b) proton c) elektron d) cząstka alfa
8. Kiedy neutron jest wychwytywany przez jądro 27 13 Al, izotop 24 11 Na i ...
a) elektron b) neutron c) cząstka alfa d) proton
9. Nazywa się minimalną masę uranu, przy której możliwa jest reakcja łańcuchowa
a) konieczne b) krytyczne c) wystarczające d) minimalne
10. Kto jest właścicielem odkrycia neutronu?
a) Rutherford b) Soddy c) Chadwick d) Becquerel
Test
Imię i nazwisko _______________________ opcja nr.
Klasa fizyki 9 „Budowa atomu i jądra atomowego”
Test
Imię i nazwisko _______________________ opcja nr.
Klasa fizyki 9 „Budowa atomu i jądra atomowego”
Test
Imię i nazwisko _______________________ opcja nr.
Klasa fizyki 9 „Budowa atomu i jądra atomowego”
Test
ODPOWIEDZI:
Próba w 1
Testuj w 2
Odkrycia z końca XIX w. i pierwszych pięciu lat XX wieku. doprowadziło do rewolucji w fizycznym światopoglądzie. Idea niezmiennych atomów, masy jako niezmiennej ilości materii, praw Newtona jako niewzruszonych fundamentów upadła obraz fizycznyświecie, o absolutnej przestrzeni i czasie, dyskretność i nieciągłość zostały odkryte w procesach ciągłych.
Idea niezmiennych, niezniszczalnych atomów, która istniała w fizyce i filozofii od czasów Demokryta, została zniszczona przez odkrycie radioaktywności. Już na samym początku badań nad radioaktywnością Maria Skłodowska-Curie napisała: „Promieniotwórczość związków uranu i toru wydaje się być właściwością atomową... Badałam związki uranu i toru pod tym kątem i dokonywałam wielu pomiarów ich aktywności pod różne warunki. Z całości tych pomiarów wynika, że radioaktywność tych związków jest w rzeczywistości właściwością atomową. Wydaje się, że jest on tutaj związany z obecnością atomów obu rozpatrywanych pierwiastków i nie ulega zniszczeniu ani przez zmianę stanu skupienia, ani przez przemiany chemiczne.”
Okazało się zatem, że atomy uranu, toru, a później odkrytego polonu i radu nie są martwymi cegłami, lecz są aktywne i emitują promienie. Naturę tych promieni badało wielu naukowców, ale Rutherford jako pierwszy odkrył złożony skład promieni radioaktywnych. W artykule „Promieniowanie uranu i powodowana przez to przewodność elektryczna”, opublikowanym w 1899 r., wykazał metodą elektryczną, że promieniowanie uranu ma złożony skład.
Jedna z płytek kondensatora została pokryta proszkiem soli uranowej i połączona z biegunem akumulatora, druga została połączona z ćwiartką kwadrantowego elektrometru, a druga para ćwiartek została połączona z uziemionym biegunem akumulatora. Zmierzono szybkość wyładowań spowodowanych jonizującym działaniem promieni uranu. Proszek pokryto cienkimi arkuszami folii metalowej. „Te eksperymenty” – napisał Rutherford – „pokazują, że promieniowanie uranu ma niejednorodny skład - zawiera co najmniej dwa promieniowania różne rodzaje. Jedno jest bardzo silnie absorbowane, nazwijmy to dla wygody promieniowaniem, a drugie ma większą zdolność przenikania, nazwijmy to promieniowaniem P.
W trakcie swoich badań Rutherford poznał prace Schmidta, który odkrył promieniotwórczość toru (najwyraźniej nie wiedział o podobnym odkryciu Skłodowskiej-Curie). Badał promieniowanie toru i odkrył, że promieniowanie a toru jest bardziej przenikliwe niż promieniowanie uranu. Stwierdził także, że promieniowanie toru „ma niejednorodny skład, zawiera promienie o dużej sile przenikania”. Jednak Rutherford nie przeprowadził dokładnej analizy promieniowania toru. W 1900 roku Vilar odkrył wysoce przenikliwe słabe promieniowanie. Promienie Vilara zaczęto nazywać 7 promieniami.
Okazało się, że promienie α, β, γ różnią się nie tylko zdolnością penetracji. Becquerel wykazał w 1900 roku, że promienie p ulegają odchyleniu pole magnetyczne w tym samym kierunku co promienie katodowe. Wynik ten uzyskali Curie, Meyer, Schweidler i inni. Eksperymenty te wykazały, jak napisał Rutherford w 1902 r., że „promienie odbite są pod każdym względem podobne do promieni katodowych”. Rutherford bezpośrednio nazywa promienie β elektronami. Prowadząc doświadczenia szczególnie z promieniami β, V. Kaufman w 1901 roku odkrył zależność masy od prędkości.
W lutym 1903 Rutherford wykazał, że „nieodchylone” promienie promieniowe są w rzeczywistości „odchylane w silnym polu magnetycznym i pola elektryczne. Promienie te są odchylane w przeciwnym kierunku niż promienie katodowe i dlatego muszą składać się z dodatnio naładowanych cząstek poruszających się z dużą prędkością.
W 1903 r. w rozprawie doktorskiej „Badania substancji promieniotwórczych” M. Skłodowska-Curie podała diagram struktury promieniowania radioaktywnego na podstawie jego odchylenia w polu magnetycznym, który od tego czasu pojawia się we wszystkich podręcznikach.
Wkrótce po odkryciu polonu i radu Curie ustalili, „że promienie emitowane przez te substancje, działając na substancje nieaktywne, są w stanie nadawać im radioaktywność i że ta indukowana radioaktywność utrzymuje się przez wystarczająco długi czas”.
Następnie Rutherford, badając radioaktywność związków toru, napisał, że związki te oprócz zwykłych promieni radioaktywnych „w sposób ciągły emitują pewne cząstki radioaktywne, które zachowują właściwości radioaktywne przez kilka minut”. Rutherford nazwał te cząstki „emanacjami”. „Pod względem fotograficznym i elektrycznym emanacja jest podobna do uranu. Jest zdolny do jonizacji otaczającego gazu i działa w ciemności na kliszy fotograficznej z kilkudniowym naświetlaniem. Rutherford w eksperymentach ze związkami toru potwierdził ich zdolność do wzbudzania „w dowolnej znajdującej się obok substancji stałej radioaktywności, która z czasem zanika”, czyli radioaktywności indukowanej, którą Curie zaobserwowała rok wcześniej. Następnie wykazał, że istnieje ścisły związek pomiędzy emanacją toru i wzbudzoną radioaktywnością. „Emanacja” – napisał Rutherford – „jest w pewnym sensie bezpośrednią przyczyną wzbudzenia radioaktywności”. Rutherford nie wykrył emisji emanacji z posiadanej próbki „nie do końca czystego radu”. Jednak Dorn później użył więcej czysta próbka rad i wykazało, że rad ma taką samą zdolność emitowania emanacji jak tor.
„Według Rutherforda – napisała Skłodowska-Curie w swojej rozprawie doktorskiej – „emanacją ciała radioaktywnego jest materiał, radioaktywny gaz uwolniony z tego ciała”. W 1902 roku Rutherford i Soddy opublikowali pierwszą pracę zatytułowaną „The Cause and Nature of Radioactivity”. Badając zdolność związków toru do emitowania emanacji, chemicznie wyizolowali z wodorotlenku toru składnik aktywny „posiadający określone właściwości chemiczne i aktywność co najmniej 1000 razy większą niż aktywność substancji, z której został wyizolowany”.
Odnosząc się do przykładu Crookesa, który w 1900 roku wyizolował aktywny składnik z uranu, który Crookes nazwał UX, Rutherford i Soddy nazwali wyizolowany przez siebie składnik z toru ThX. W wyniku dokładnych badań doszli do wniosku: „Promieniotwórczość toru w dowolnym momencie to radioaktywność dwóch przeciwstawnych procesów:
1) utworzenie nowej substancji czynnej przy stałej zawartości związku toru;
2) spadek emisyjności substancji czynnej w czasie.
Normalna lub stała radioaktywność toru to stan równowagi, w którym szybkość wzrostu radioaktywności w wyniku tworzenia się nowej substancji czynnej jest równoważona szybkością spadku radioaktywności już utworzonej substancji.
Prowadzi to do kardynalnego wniosku, który Rutherford i Soddy formułują następująco: „...radioaktywność jest zjawiskiem atomowym, któremu towarzyszą jednocześnie zmiany chemiczne, w wyniku czego pojawiają się nowe rodzaje materii, a zmiany te muszą zachodzić wewnątrz atomu , a pierwiastki promieniotwórcze muszą ulegać samoistnym przemianom.” .
Pierwszy artykuł Rutherforda i Soddy’ego ukazał się we wrześniowym numerze magazynu Philosophical. W listopadowym numerze ukazał się drugi artykuł. Po opisaniu eksperymentu mającego na celu pomiar zdolności emanacji Rutherford i Soddy napisali dalej: „Podano wystarczająco dużo danych, aby wyraźnie wykazać, że zarówno radioaktywność toru, jak i radu wykazuje najbardziej złożone przemiany, z których każdemu towarzyszy ciągłe tworzenie się specjalny typ substancja aktywna." Emanacja powstająca z radu i toru jest gazem obojętnym. Naukowcy zwracają uwagę na związek radioaktywności z helem, który może być końcowym produktem rozpadu.
W kwietniu i maju 1903 roku ukazały się nowe prace Rutherforda i Soddy'ego - „Studium porównawcze radioaktywności radu i toru” oraz „Transformacja radioaktywna”. Teraz wyraźnie stwierdzają, że „wszystkie zbadane przypadki przemian radioaktywnych sprowadzają się do powstawania jednej substancji z drugiej (jeśli nie uwzględnimy emitowanych promieni). Kiedy zachodzi kilka przemian, nie zachodzą one jednocześnie, lecz sekwencyjnie.”
Dalej Rutherford i Soddy formułują prawo przemiany promieniotwórczej: „We wszystkich przypadkach, w których wydzielono jeden z produktów promieniotwórczych i zbadano jego aktywność, niezależnie od radioaktywności substancji, z której powstał, stwierdzono, że aktywność we wszystkich badaniach maleje z czasem zgodnie z prawem postępu geometrycznego.” .
Wynika z tego, że „tempo transformacji jest zawsze proporcjonalne do liczby systemów, które nie uległy jeszcze transformacji”:
Innymi słowy: „Względna ilość substancji radioaktywnej przetworzonej w jednostce czasu jest stała”. Stała ta została nazwana przez Rutherforda i Soddy'ego stałą radioaktywną, a obecnie nazywana jest stałą rozpadu.
Ze swojego odkrycia Rutherford i Soddy wyciągają ważne wnioski na temat istnienia nowych pierwiastków promieniotwórczych, które można zidentyfikować na podstawie ich radioaktywności, nawet jeśli są obecne w znikomych ilościach.
Przepowiednie Rutherforda i Soddy’ego znakomicie się sprawdziły, a metody radiochemii stworzone przez małżonków Curie, Rutherforda i Soddy’ego, stały się potężnym narzędziem w odkrywaniu nowych pierwiastków, co pozwoliło zidentyfikować nowy, 101. pierwiastek – mendelejew – w ilości zaledwie 17 atomów.
W swojej klasycznej pracy Rutherford i Soddy zajęli się fundamentalnym pytaniem o energię przemian radioaktywnych. Obliczając energię cząstek alfa emitowanych przez rad, dochodzą do wniosku, że „energia przemian radioaktywnych jest co najmniej 20 000, a może milion razy większa niż energia jakiejkolwiek przemiany molekularnej”. Co więcej, te szacunki energii dotyczą tylko energii promieniowania, a nie całkowitej energii przemiany radioaktywnej, która z kolei może stanowić tylko część energii wewnętrznej atomu, ponieważ energia wewnętrzna powstałych produktów pozostaje nieznana.
Rutherford i Soddy uważają, że „energia ukryta w atomie jest wielokrotnie większa niż energia uwalniana w zwykłych reakcjach chemicznych”. Tę ogromną energię, ich zdaniem, należy uwzględnić „przy wyjaśnianiu zjawisk fizyki kosmicznej”. W szczególności stałość energii słonecznej można wytłumaczyć faktem, że „na Słońcu zachodzą procesy transformacji subatomowej”.
Po raz kolejny zadziwia przewidywalność autorów, którzy już w 1903 roku dostrzegli kosmiczną rolę energii jądrowej. Rok 1903 był rokiem odkrycia tej nowej formy energii, o której Rutherford i Soddy mówili z taką pewnością, nazywając ją energią wewnątrzatomową.
W tym samym roku w Paryżu Pierre Curie i jego współpracownik Laborde zmierzyli ciepło spontanicznie uwalniane przez sole radu. Ustalił: „1 gram radu w ciągu godziny uwalnia ciepło rzędu 100 małych kalorii”. „Ciągłego wydzielania się takiej ilości ciepła” – napisała Curie – „nie można wytłumaczyć zwykłymi przemianami chemicznymi. Jeśli przyczyny powstawania ciepła szukamy w jakichś przemianach wewnętrznych, to przemiany te muszą mieć bardziej złożony charakter i muszą być spowodowane jakimiś zmianami w samym atomie radu.
To prawda, że Curie przyznała możliwość istnienia innego mechanizmu uwalniania energii. Maria Skłodowska-Curie założyła, że pierwiastki promieniotwórcze pobierają energię z przestrzeni zewnętrznej. Jest „nieustannie przenikane przez nieznane dotąd promieniowanie, które podczas spotkania z ciałami radioaktywnymi zostaje zatrzymane i zamienione w energię radioaktywną”. Jednak hipoteza ta, wyrażona przez nią w 1900 r., niezwykła ze względu na zawartą w niej ideę promieniowania kosmicznego, została porzucona i w 1903 r. Curie przyznała: „Najnowsze badania sprzyjają hipotezie przemian atomowych radu”.
Rok 1903 należy uznać za czerwoną datę w historii radioaktywności. To rok odkrycia prawa przemian promieniotwórczych i nowego rodzaju energii – energii atomowej, która objawia się w tych przemianach. To rok narodzin pierwszego urządzenia umożliwiającego „zobaczenie” poszczególnych atomów – spintaryskopu Crookesa. „Zasadniczą częścią tego urządzenia” – napisała Maria Skłodowska-Curie – „jest ziarenko soli radu umieszczone na końcu metalowego drutu przed ekranem z fosforyzującego cynku. Odległość radu od ekranu jest bardzo mała (około 1/2 mm). Stronę ekranu zwróconą w stronę radu obserwuje się przez szkło powiększające. Oko widzi tu prawdziwy deszcz świetlistych punktów, które nieustannie migają i ponownie znikają; ekran wygląda jak rozgwieżdżone niebo.”
Postawiwszy hipotezę, że każdy rozbłysk ekranu jest spowodowany uderzeniem w niego cząstki alfa, Curie pisze, że w tym przypadku „po raz pierwszy mielibyśmy tu zjawisko, które pozwala rozróżnić indywidualne działanie cząstki atomowej wymiary.” I tak się okazało.
Wreszcie 25 czerwca 1903 roku stanęła w jej obronie Maria Skłodowska-Curie rozprawa doktorska, z którego zaczerpnęliśmy opis spintaryskopu, i została pierwszą kobietą we Francji, która osiągnęła ten haj stopień naukowy. Wkroczyliśmy tutaj w sferę biografii osobistych, a skoro tak się stało, pokrótce życiorys o jednym z autorów prawa rozpadu promieniotwórczego - Fredericku Soddym.
Frederick Soddy urodził się 2 września 1877 r. W 1896 r. ukończył studia na Uniwersytecie Oksfordzkim. Jego nazwisko przeszło do historii nauki od czasu, gdy współpracował z Rutherfordem w Montrealu w Kanadzie w latach 1900-1902 i doszedł wraz z nim do teorii przemian promieniotwórczych. W latach 1903-1904 Soddy współpracował z W. Ramseyem na Uniwersytecie Londyńskim i tutaj w 1903 roku wraz z Ramseyem udowodnił spektroskopowo, że hel otrzymuje się z emisji radu. Od 1904 do 1914 Soddy był profesorem na Uniwersytecie w Glasgow. Tutaj, niezależnie od fajansu, odkrywa prawo wypierania promieniotwórczego (1913) i wprowadza pojęcie izotopów.
Od 1914 do 1919 Soddy był profesorem na Uniwersytecie w Aberdeen, od 1919 do 1936 był profesorem Oxford University. W 1921 roku Soddy otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Jest autorem szeregu książek z zakresu radioaktywności i radiochemii, niektóre z nich zostały przetłumaczone na język rosyjski: „Rad i jego rozwiązanie”, „Materia i energia”, „Chemia pierwiastków promieniotwórczych”, „Rad i struktura atomu”.
Soddy był jednym z pierwszych zwolenników energii atomowej. W książce „Rad i jego rozwiązanie”, której rosyjskie tłumaczenie ukazało się w 1910 r., stawia pytanie: czy pierwiastki nieradioaktywne mają zapas energii? Rozwiązuje go w tym sensie, że „ten wewnętrzny zapas energii, z którym po raz pierwszy zapoznaliśmy się w związku z radem, w większym lub mniejszym stopniu posiadają wszystkie pierwiastki w ogóle i jest ich integralną cechą”. Struktura wewnętrzna" Podczas transmutacji (transformacji) pierwiastków uwalniana jest energia.
W artykule omówiono, kto, kiedy i w jakich okolicznościach odkrył zjawisko promieniotwórczości.
Radioaktywność
Współczesny świat i przemysł raczej nie poradzą sobie bez energii jądrowej. Reaktory jądrowe zasilają łodzie podwodne, dostarczają energię elektryczną całym miastom i opierają się na specjalnych źródłach energii sztuczne satelity i roboty eksplorujące inne planety.
Radioaktywność odkryto w koniec XIX wiek. Jednak podobnie jak wiele innych ważnych odkryć z różnych dziedzin nauki. Ale który naukowiec jako pierwszy odkrył zjawisko radioaktywności i jak do tego doszło? O tym właśnie porozmawiamy w tym artykule.
Otwarcie
To bardzo ważne dla nauki wydarzenie miało miejsce w roku 1896 i zostało dokonane przez A. Becquerela w czasie studiów możliwe połączenie luminescencję i niedawno odkryte tak zwane promieniowanie rentgenowskie.
Według wspomnień samego Becquerela przyszedł mu do głowy pomysł, że być może każdej luminescencji towarzyszy także promieniowanie rentgenowskie? Aby sprawdzić swoje przypuszczenia, użył kilku związków chemicznych, w tym jednej z soli uranu, która świeciła w ciemności. Następnie, trzymając ją pod promieniami słońca, naukowiec owinął sól w ciemny papier i umieścił w szafie na kliszy fotograficznej, która z kolei została również zapakowana w światłoszczelne opakowanie. Później, po opracowaniu, Becquerel zastąpił dokładny obraz kawałka soli. Ale ponieważ luminescencja nie mogła przeniknąć przez papier, oznacza to, że to promieniowanie rentgenowskie oświetliło płytkę. Wiemy już więc, kto pierwszy odkrył zjawisko radioaktywności. To prawda, że \u200b\u200bsam naukowiec nie do końca rozumiał, jakiego odkrycia dokonał. Ale najpierw najważniejsze.
Spotkanie Akademii Nauk
Nieco później tego samego roku na jednym ze spotkań w Akademii Nauk w Paryżu Becquerel sporządził raport „O promieniowaniu wytwarzanym przez fosforescencję”. Jednak po pewnym czasie trzeba było wprowadzić poprawki do jego teorii i wniosków. Tak więc podczas jednego z eksperymentów, nie czekając na dobrą i słoneczną pogodę, naukowiec nałożył na kliszę fotograficzną związek uranu, który nie był naświetlany światłem. Niemniej jednak jego przejrzysta struktura nadal znajduje odzwierciedlenie w płycie.
2 marca tego samego roku Becquerel wystąpił na posiedzeniu Akademii Nauk Nowa praca, który mówił o promieniowaniu emitowanym przez ciała fosforyzujące. Teraz wiemy, który naukowiec odkrył zjawisko radioaktywności.
Dalsze eksperymenty
Podczas studiów dalsze badania zjawisk radioaktywności, Becquerel wypróbował wiele substancji, w tym metaliczny uran. I za każdym razem na kliszy fotograficznej niezmiennie pozostawały ślady. A umieszczając metalowy krzyżyk pomiędzy źródłem promieniowania a płytką, naukowiec otrzymał, jak to się teraz mówi, swoje Rentgen. Przyjrzeliśmy się więc pytaniu, kto odkrył zjawisko radioaktywności.
Wtedy stało się jasne, że Becquerel odkrył zupełnie nowy rodzaj niewidzialnych promieni, które mogą przechodzić przez dowolne przedmioty, ale jednocześnie nie są to promienie rentgenowskie.
Stwierdzono także, że intensywność zależy od ilości samego uranu w preparatach chemicznych, a nie od ich rodzaju. To Becquerel podzielił się swoim osiągnięcia naukowe oraz teorie z małżonkami Piotrem i Marią Curie, którzy następnie ustalili radioaktywność emitowaną przez tor i odkryli dwa zupełnie nowe pierwiastki, nazwane później polonem i radem. A analizując pytanie „kto odkrył zjawisko radioaktywności”, wielu często błędnie przypisuje tę zasługę małżonkom Curie.
Wpływ na organizmy żywe
Kiedy okazało się, że wyemitowano wszystkie związki uranu, Becquerel stopniowo powrócił do badań luminoforu. Udało mu się jednak zrobić jeszcze jedną rzecz główne odkrycie- wpływ promieni radioaktywnych na organizmy biologiczne. Zatem Becquerel nie tylko jako pierwszy odkrył zjawisko promieniotwórczości, ale także ustalił jego wpływ na istoty żywe.
Na jeden ze swoich wykładów pożyczył od państwa Curie substancję radioaktywną i włożył ją do kieszeni. Po wykładzie, zwracając go właścicielom, naukowiec zauważył silne zaczerwienienie skóry, które miało kształt probówki. Po wysłuchaniu jego domysłów postanowił poeksperymentować – przez dziesięć godzin nosił przywiązaną do ręki probówkę zawierającą rad. I w końcu dostałem poważnego wrzodu, który nie goił się przez kilka miesięcy.
Zastanowiliśmy się więc nad tym, który naukowiec jako pierwszy odkrył zjawisko promieniotwórczości. W ten sposób odkryto wpływ radioaktywności na organizmy biologiczne. Ale mimo to Curie nadal badali materiały radiacyjne i zmarli właśnie z powodu choroby popromiennej. Jej rzeczy osobiste nadal przechowywane są w specjalnym ołowianym skarbcu, gdyż dawka promieniowania, którą zgromadziły prawie sto lat temu, jest nadal zbyt niebezpieczna.