Табличный конспект урока Строение атома.Ядерные реакции

Строение атома. Ядерные реакции

Строение атома

Атом состоит из атомного ядра и электронов, вращающихся вокруг ядра. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов. Число протонов в ядре совпадает с числом электронов, поэтому атом электрически нейтрален

Обозначение элемента и его основные характеристики

Рассмотрим химический элемент, порядковый номер которого равен трем. Это - литий. В атоме лития ядро образовано тремя протонами и четырьмя нейтронами. Заряд ядра равен +3, около него находятся три электрона, массовое число равно 7. Запись этого элемента: :

Заря́довое число́ атомного ядра- количество протонов в атомном ядре(Z),равное порядковому номеру соответствующего ядру химического элемента в таблице Менделеева. Массовым числом A называется сумма числа протонов Z и числа нейтронов N.

А=Z+N

Изотопы

Изото́пы - разновидности атомов какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый заряд ядра, отличаясь лишь числом нейтронов, и как следствие - разную атомную массу. Изотопы отличаются по своим физическим и физико-химическим свойствам .

Альфа-распад

Альфа-распад происходит, когда ядро испускает альфа-частицу - ядро атома гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. В результате испускания этой частицы возникает элемент с меньшим на два атомных номера.

Правило смещения для α-распада:

.

Пример:

.

Бета-распад

Бета-распад происходит из-за слабых взаимодействий и сопровождается испусканием электрона(_-1e) и антинейтрино(v_e), или позитрона (₊₁e) и нейтрино. Электрон и позитрон называют бета-частицами. Бета-распад увеличивает или уменьшает атомный номер на единицу.

Правило смещения для β ⁻ -распада:

Пример:

Гамма-излучение

Гамма-излучение происходит из-за перехода ядра в состояние с более низкой энергией с испусканием электромагнитного излучения. Гамма-излучение может происходить вслед за испусканием альфа- или бета-частицы после радиоактивного распада.

Ядерная реакция

Я́дерная реа́кция - процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с элементарными частицами, гамма-квантами и друг с другом, обычно приводящий к выделению колоссального количества энергии. Способ написания формул ядерных реакций аналогичен записи формул реакций химических</, то есть, слева записывается сумма исходных частиц, справа - сумма получившихся частиц (продуктов реакции), а между ними ставится стрелка. В ядерных реакциях выполняется закон сохранения заряда, масс, импульса и энергии.

Дефект масс

При синтезе ядра масса образовавшегося ядра всегда меньше суммы масс покоя свободных частиц, его образовавших.

Дефект масс равен разности между суммарной массой всех нуклонов ядра в свободном состоянии и массой ядра:

где М я - масса ядра

Z - число протонов в ядре

m_р - масса покоя протона

N - число нейтронов в ядре

m_n - масса покоя свободного нейтрона:

Энергия связи

Энергия связи ядра равна минимальной энергии, которую необходимо затратить для полного расщепления ядра на отдельные частицы. Из закона сохранения энергии следует, что энергия связи равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц.

Физические постоянные

Атомная единица массы

Атомная единица массы (а. е. м.) равна 1/12 массы атома углерода С₆¹²

Электрон-вольт

Один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса элементарного заряда в электростатическом поле между точками с разницей потенциалов в 1 В.

Масса протона

1.00727647 а.е.м

Масса нейтрона

1.00866501 а.е.м

Масса электрона

Решите задачи

1.Определить нуклонный состав ядер гелия ₂He⁴ , лития ₃Li⁶, натрия ₂Na²³

,урана ₉₂U²³⁵ и железа ₂₆Fe⁵⁴

2.Определить, во сколько раз плотность ядерного вещества больше плотности железа Средний объем, занимаемый одним нуклоном равен 2х10^-38см³. Плотность железа равна 7800 кг/м³ ( в 10¹³ раз).

3.Порядковый номер неона в таблице химических элементов равен 10, а его массовое число равно 20. Определить, чему равен суммарный заряд всех ядер неона, содержащихся в 2 граммах неона.( 9,6.104 Кл)

4.Из таблицы химических элементов находим, что массовое и зарядовое число кальция равны соответственно 40 и 20. Определить суммарный заряд всех электронов в атоме кальция.(:-3,2.10-19Кл)

5.Серебро в таблице химических элементов находится под номером 47. Чему будет равен суммарный заряд всех электронов, содержащихся в 1 грамме серебра?(4,2 .104Кл)

6.Баллон содержит гелий при температуре -73 °С и под давлением 1660 Па. Объем баллона 5 л. Чему равен суммарный заряд всех электронов, принадлежащих атомам этого гелия?( -9,06.103 Кл)

7.Определить дефект массы в изотопе тяжелого водорода ₂H³ и изотопе лития ₃Li⁷

⁽51·10^-29кг;7·10^-29кг)

8.Вычислить энергию связи для следующих ядер: гелия ₂He⁴;железа ₂₆Fe⁵⁴

Урана ₉₂U²³⁸ ( 4.38·1O^-12Дж;7,55·^1O-2Дж;2,88·10^-10Дж)

9.Радиоактивный распад радия ₈₈Pa²²⁶ сопровождается вылетом альфа-частиц. Написать ядерную реакцию и определить элемент, который образуется в

результате распада

(ядро радона ₈₆Rn²²²)

10. Написать недостающие обозначения в ядерных реакциях:

7₃Li + ²₁H ? + ¹₀n

7₃Li + ? ⁴₂He + ⁴₂He

11.Ядро урана ₉₂U²³⁵,захватив один нейтрон, разделилось на 2 осколка, при этом освободилось 2 нейтрона. Один из осколков оказался ядром ксенона ₅₄Xe¹⁴⁰.определить, какой будет второй осколок. Написать уравнение ядерной реакции.

(ядро олова ₈₈Sn⁹⁴⁾.

12.При бомбардировке азота ¹⁴₇N нейтронами из образовавшегося ядра выбрасывается протон. Написать реакцию. Полученное ядро изотопа углерода оказывается β-радиоактивным. Написать происходящую при этом реакцию.

13. Радиоактивный марганец ⁵⁴₂₅Mn получают двумя путями. Первый путь состоит в облучении изотопа железа ⁵⁶₂₆Fe дейтронами, второй - в облучении изотопа железа ⁵⁴₂₆Fe нейтронами. Написать ядерные реакции.

14.В процессах деления ядро урана распадается на две части, общая масса которых меньше начальной массы ядра приближенно на 0,2 массы покоя протона. Сколько энергии выделяется при делении одного ядра урана?

(3,2·10^-2Дж)

15.Мощность атомной электростанции 5·IO⁵ кВт, а К. П. Д. 20% Определить

годовой расход урана ₉₂U²⁵⁵.Сравнить с годовым расходом угля на тепловой электростанции той же мощности, при К. П. Д. 75%

(964 кг; ядерного горючего требуется в 10⁶ раз меньше, чем угля).