Урок по теме Радиоактивные превращения

11 класс

Тема. Радиоактивные превращения

Цель урока: раскрыть природу радиоактивных превращений

Задачи:

образовательная - ознакомление учащихся с правилом смещения;

- расширение представлений учащихся о физической картине мира;

развивающая - отработать сущность физической природы радиоактивности,

радиоактивных превращений, правил смещения по периодической

системе химических элементов;

- продолжить развитие навыков работы с таблицами и схемами;

- продолжить развитие навыков работы: выделении главного,

изложение материала, развитие внимательности, умений сравнивать,

анализировать и обобщать факты, способствовать развитию

критического мышления.

воспитательная - способствовать развитию любознательности, формировать умение

излагать свою точку зрения.

Тип урока: урок изучения нового материала.

ПЛАН УРОКА

1.Организационный момент

2. Тест: «Строение атома. Реакции деления».

Вариант 1.

1. Что представляет собой альфа-частица ?

А. Электрон Б. Полностью ионизованный атом гелия В. Один из видов электромагнитного излучения.

2. Какой заряд имеет ядро, согласно планетарной модели атома Резерфорда?

А. Положительный Б. Отрицательный В. Ядро заряда не имеет.

3. Определите, сколько электронов имеет атом бериллия ⁹₄Ве ?

А. 9 Б. 4 В. 5 Г. 13

4. Кто открыл явление радиоактивности ?

А. М. Кюри Б. Дж. Томсон В. Н. Бор Г. Э. Резерфорд Д. А. Беккерель

5. Кто предложил ядерную модель строения атома ?

А. Беккерель Б. Томсон В. Резерфорд

6. Чему равно массовое число ядра атома марганца ⁵⁵₂₅Мn ?

А. 25 Б. 80 В. 30 Г. 55

7. На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черные точки - электроны. Какая схема соответствует атому⁴₂Не ?

Вариант 2.

1. Что представляет собой бета-частица ?

А. Электрон Б. Полностью ионизованный атом гелия В. Один из видов

электромагнитного излучения.

2. Какой заряд имеет атом, согласно планетарной модели атома Резерфорда ?

А. Атом электрически нейтрален Б. Отрицательный В. Положительный

3. Определите, сколько электронов имеет атом железа ⁵⁶₂₆Fе ?

А. 56 Б. 30 В. 26 Г. 82

4. С помощью опытов Резерфорд установил, что …

А. Положительный заряд распределен равномерно по всему объему атома

Б. Положительный заряд сосредоточен в центре атома и занимает очень малый объем

В. Состав атома входят электроны

Г. Атом не имеет внутренней структуры

5. Для регистрации каких частиц в основном используется счетчик Гейгера ?

А. Альфа-частиц Б. Бета-частиц В. Протонов

6. Чему равен заряд ядра атома стронция ⁸⁸₃₈Sr ?

А. 88 Б. 38 В. 50 Г. 126

7. На рисунке изображены схемы четырех атомов. Черные точки - электроны. Какая схема соответствует атому ⁷₃Li ?

3.ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. α-распад

Альфа-распад - вид радиоактивного распада ядра, в результате которого происходит испускание альфа-частицы.

Альфа-распад наблюдается только у тяжелых ядер (атомный номер должен быть больше 82, массовое число должно быть больше 200).

Скорость вылета альфа-частицы 14000-20000 км/с. В общем виде формула альфа-распада выглядит так:

Альфа-распад уменьшает массовое число на 4, а зарядовое число на 2, то есть перемещает элемент на две клетки к началу периодической системы. Например,

2. β-распад

Ø Бета-распад - радиоактивный распад атомного ядра, сопровождающийся вылетанием из ядра электрона или позитрона.

Этот процесс обусловлен самопроизвольным превращением одного из нуклонов ядра в нуклон другого рода, а именно: превращением или нейтрона в протон или протона в нейтрон.

Может возникнуть вопрос: как может вылететь из ядра электрон, если оно состоит из протонов и нейтронов? Дело в том, что один из нейтронов ядра, выпустив электрон, превращается в протон. При этом общее число нуклонов в ядре остается прежним.

Во время β-распада:

Ø Бета-распад не изменяет массовое число, а зарядовое число увеличивает на 1, т.е. смещает элемент на одну клетку ближе к концу периодической системы.

Например,

α-распад и β-распад является последствиями двух законов сохранения, выполняющихся при радиоактивных превращений, - сохранения электрического заряда и массового числа: сумма зарядов (массовых чисел) продуктов распада равна заряду (массовому числу) исходного ядра.

Во время γ-излучения из ядра вылетает фотон не имеет электрического заряда. Число нуклонов при этом не меняется. Следовательно, при γ-излучения зарядовое число ядра не изменяется, то есть ядро остается ядром того же химического элемента с тем же массовым числом.

Необходимо отметить, что при β-распада, кроме электрона, вылетает еще одна частица - электронное антинейтрино 00e,свойства которого мы рассмотрим позднее.

3. Радиоактивные семейства

Ядра, которые возникли в результате радиоактивного распада, в свою очередь, также радиоактивные. Так возникает цепочка радиоактивных превращений, и ядра, связанные с этой цепочкой, образуют радиоактивный ряд, или радиоактивное семейство. Радиоактивные семейства (ряды) - генетически связаны последовательным радиоактивным распадом цепочки (ряда) ядер природного происхождения.

Ø Элементы, которые составляют цепочку преобразований, называют радиоактивным рядом.

Преобразования продолжаются до тех пор, пока не возникает стабильное ядро (это может произойти после 10-15 радиоактивных превращений).

В природе существуют три радиоактивных семейства: семейство Урана 23892U; семейство Тория 23290Th и семейство Актинію23589Ac. Семейство Урана заканчивается Свинцом 20682Гb; Тория - 20882Гb; Актинію - 20782Гb. Измерив количество свинца в урановой руде, можно определить возраст этой руды.

4. Закон радиоактивного распада

Найдем, по какому закону уменьшается со временем число атомов N определенного изотопа вследствие радиоактивного распада - иначе говоря, определим зависимость N(t).

Обозначим число атомов в начальный момент (t = 0) N0, то есть N(0) = N0. Через время t = T, равный периоду полураспада, число атомов будет вдвое меньше от первоначального, поэтому

После окончания каждого последующего промежутка времени Т число атомов уменьшается вдвое, поэтому

и так далее. Через время = Nt останется атомов. Поскольку n = t/T, получаем закон радиоактивного распада:

По этой формуле находят число атомов, не распавшихся в любой момент времени. Период полураспада постоянная величина, которая не может быть изменена такими доступными воздействиями, как охлаждение, нагрев, давление и др. Для урана период полураспада равен 4,5 млрд. лет, для радия - 1590 лет, для радона - 3,825 суток, для рідію-С - 1,5·10-4 с.

ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первый уровень

1. Какие из известных вам законов сохранения выполняются при радиоактивном распаде?

2. Можно утверждать, что при β-распаде из ядра вылетает электрон? Почему?

3. Почему радиоактивность урана за несколько лет заметно не меняется?

Второй уровень

1. Почему не определяют время полного распада всех ядер?

2. Справедливо ли то, что чем дольше существует атом, тем больше вероятность его распада?

3. Для ядра которого нуклида (с большим или малым периодом полураспада) вероятность распада в течение ближайшего часа больше?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1). Качественные вопросы

1. Можно ли во время радиоактивного распада ядра наблюдать:

а) увеличение заряда и массы ядра;

б) увеличение заряда и уменьшение массы;

в) уменьшение заряда и увеличения массы;

г) уменьшение заряда и массы?

2. Или могут повлиять на скорость радиоактивного распада внешние воздействия: нагревание, электрическое или магнитное поля, механические воздействия?

2). Учимся решать задачи

1. Определите, ядро какого химического элемента X образуется в результате такой реакции β-распада:

2. Ядро изотопа 21183Bi получилось из другого ядра после последовательных α - и β-распадов. Что это за ядро?

3. Сколько α - и β-распадов происходит в результате превращения радия-226 в свинец-206?

4. Количество атомов радиоактивного нуклида уменьшилось в 4 раза в течение 50 минут. Определите период полураспада этого нуклида.

5. Период полураспада радиоактивного нуклида равен 1 часу. Сколько процентов начального количества атомов осталось через 10 часов?

</