Правила зміщення.

Активність радіоактивної речовини.

Мета.

Навчальна. Ознайомити з законом радіоактивного розпаду, його графіком; правилами зміщення. Ввести поняття активності радіонуклідного зразка та сталої радіоактивного розпаду.

Розвиваюча. Розвивати логічне та алгоритмічне мислення.

Виховна. Виховувати свідоме ставлення до набуття знань.

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

Дидактичні матеріали:

• Фізика: підруч. для 9 класу  Бар’яхтар В. Г., Довгий С. О., Божинова Ф. Я., <<Читати онлайн>>

План

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.
2. Правила зміщення. Активність радіоактивної речовини.
3. Вчимося розв’язувати задачі.
4. Запитання до уроку.
5. Домашнє завдання.
6. Перевір себе.
7. Для допитливих.

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

Перевірка домашнього завдання.

2. Правила зміщення. Активність радіоактивної речовини.  

Правила зміщення. Під час радіоактивного випромінювання від атомів відриваються чималі “шматки”, отже, вони мають змінитися. Провівши низку експериментів, вчені довели, що радіоактивне випромінювання є наслідком розпаду ядер.

Розпад ядра супроводжується випромінюванням ,  чи  інших частинок; саме ж ядро, як правило, перетворюється на ядро атома іншого елемента. Деякі радіоактивні ядра випромінюють тільки α-частинки, інші - β-частинки, а деякі і α-, і β-частинки.

Встановлено, що радіоактивні перетворення ядер підкоряються так званим правилам зміщення, які вперше сформулював англійський вчений Фредерік Содді (1877-1956).

Правила зміщення:

• -розпад:  . Нуклонне число ядра зменшується на 4, протонне на 2, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого в періодичній таблиці на 2 одиниці менший, ніж порядковий номер вихідного елемента.
• -розпад:  . Нуклонне число ядра залишається незмінним, а протонне збільшується на 1, тому утворюється ядро елемента, порядковий номер якого в періодичній таблиці на 1 одиницю більший, ніж порядковий номер вихідного елемента.
•  - випромінювання не супроводжується зміною заряду, маса ядра змінюється надзвичайно мало.

На радіоактивний розпад не впливають зміна тиску й температури, дія магнітного та електричного полів, хімічні реакції, зменшення чи збільшення освітленості тощо…

Період піврозпаду. 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.

Досліджуючи перетворення радіоактивних речовин, учені встановили, що інтенсивність випромінювання одних речовин зменшується з часом швидко, а інших - набагато повільніше. Для кожної радіоактивної речовини є певний час, протягом якого кількість її атомів зменшується вдвічі. Цей інтервал називають періодом піврозпаду.

Період піврозпаду (Т) - це проміжок часу, за який вихідне число радіоактивних ядер у середньому зменшується вдвічі. Одиниця періоду піврозпаду в СІ - секунда, .

У кожного радіоактивного ізотопу свій період піврозпаду.

Активність радіонукліда. 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 (А). 

За означенням: . Одиницею активності в СІ є беккерель (Бк). 

1 Бк рівний активності радіонукліда, в якого за 1 с відбувається 1 розпад.

На практиці користуються також одиницею активності, яка називається кюрі (Кі):

Бк.

Для характеристики радіоактивного розпаду використовують величину, яку називають сталою радіоактивного розпаду радіонукліда (таблична величина) і позначають символом  (лямбда). Стала радіоактивного розпаду пов’язана з періодом піврозпаду співвідношенням:  , в СІ .

Якщо в даний момент часу в зразку міститься деяка кількість  атомів радіонуклідів, то активність  даного радіонуклідного зразка можна обчислити за формулою:

  .

З плином часу кількість ядер у радіонуклідному зразку, які не розпалися  зменшується, а отже, зменшується й активність зразка.

Радіоактивні ряди. Алхіміки Середньовіччя мріяли про філософський камінь, що перетворював би всі речовини на золото. Виходить, що після експериментів Е. Резерфорда й Ф. Содді мрія алхіміків Середньовіччя здійснилася? Насправді - ні. Вчені з’ясували, що вихідне ядро атома радіоактивного елемента з плином часу зазнає цілої низки перетворень. А саме: ядро атома елемента  перетворюється на ядро атома , потім на ядро атома  і т.д., причому в цьому ланцюжку не може бути випадкових “гостей”.

Сукупність усіх ізотопів, які виникають у результаті низки послідовних радіоактивних перетворень даного елемента, називають радіоактивним рядом.

Пізніше було виявлено, що існують чотири радіоактивні ряди, які об’єднують усі відомі в природі радіоактивні елементи. В природних радіоактивних рядах немає штучних радіоактивних елементів:

• сім’я торію (4n) — 232Th → 208Pb;
• сім’я радію (4n+2) — 238U → 206Pb;
• сім’я актинію (4n+3) — 235U → 207Pb;
• сім’я нептунію (4n+1) — 237Np → 209Bi.

3. Запитання до уроку.

Запитання 51.1. Сформулюйте правила зміщення. Хто сформулював ці правила?

Запитання 51.2. Як позначають елементарні частинки, що беруть участь у ядерних реакціях?

Запитання 51.3. Які фактори впливають на радіоактивний розпад?

Запитання 51.4. Що таке період піврозпаду? Як його позначають, в яких одиницях вимірюють?

Запитання 51.5. Як позначають сталу радіоактивного розпаду, в яких одиницях вимірюють? Як пов’язана стала радіоактивного розпаду з періодом піврозпаду?

Запитання 51.6. Як залежить кількість радіоактивних атомів від часу?

Запитання 51.7. Що таке активність радіонуклідного зразка? Як позначають активність, в яких одиницях вимірюють, за якою формулою розраховують?

Запитання 51.8. Що таке радіоактивний ряд? Скільки основних радіоактивних рядів виділяють?

4. Домашнє завдання.

Підручник: §24.

Тестування. Правила зміщення. Активність радіонукліда. Відповіді учнів

Усне опитування по запитаннях до уроку.

5. Перевір себе.

6. Для допитливих.

Постер. Застосування радіоактивних ізотопів.