В данной теме разговор пойдёт о таком явлении, как радиоактивность. Разберем схему a-, b- и g-распада. А также поговорим о правиле смещения.
Предположение о том, что все тела состоят из мельчайших частиц, было высказано древнегреческими философами Левкиппом и Демокритом примерно 2500 лет назад.
Демокрит выдвинул гипотезу о том, что вещество можно было бы делить на все более мелкие и мелкие части, то в конце концов осталась бы частица, которая сохраняла свойства этого вещества, но поделить ее на части было бы уже нельзя.
Самую маленькую частицу вещества, которую нельзя разделить на части, Демокрит назвал атомом. Слово атом в переводе с греческого означает неделимый.
Таким названием хотели подчеркнуть, что атом — это мельчайшая, простейшая, не имеющая составных частей частица.
Но примерно с середины XIX в. стали появляться экспериментальные факты, которые ставили под сомнение представления о неделимости атомов. Результаты этих экспериментов наводили на мысль о том, что атомы имеют сложную структуру и что в их состав входят электрически заряженные частицы.
Наиболее ярким свидетельством сложного строения атома явилось открытие явления радиоактивности, сделанное французским физиком Антуаном Анри Беккерелем в 1896 г. Он изучал явление фосфоресценции – свечение, появляющееся после облучения солнечными лучами. Беккерель считал, что открытое излучение может проявляться как раз в результате фосфоресценции.
Чтобы доказать это, он заворачивалфотопластинку в черную бумагу и помещал на нее соли калия и урана. Затем пластинку проявляли. Если на ней обнаруживались следы проникающего излучения, то это означало, что соль испускала рентгеновское излучение.
Но однажды, когда на улице был пасмурный и дождливый день, Беккерелю не удалось провести данный опыт, и он убрал препараты в шуфлядку стола. Через несколько дней, когда погода успокоилась, и выглянуло ясное Солнце, он решил продолжить свои эксперименты. Достав препараты, Беккерель решил проверить фотопластинку, в которую был завернут исследуемый элемент.
Каково же было его удивление, когда он обнаружил, что химический элемент уран самопроизвольно (т. е. без каких-либо внешних воздействий) излучает ранее неизвестные невидимые лучи.
Поскольку новое излучение обладало необычными свойствами, многие ученые занялись его исследованием.
Среди них особая роль принадлежит польскому физику Марии Склодовской-Кюри и ее мужу французскому ученому Пьеру Кюри. Они попытались проверить, нет ли среди веществ, не исследованных Беккерелем, таких, которые обладают таинственными свойствами урана. В первых экспериментах поиски велись с помощью электроскопа.
Известно, что воздух – это изолятор, поэтому положение листочков заряженного электроскопа не должно меняться. Но если воздух подвергнуть действию излучения, тогда он становится проводником. Этим свойством излучения и воспользовались ученые для поиска новых элементов. Мария Кюри подносила к заряженному электроскопу различные минералы, и смотрела как ведут себя его листочки.
В 1898 году было обнаружено, что подобные лучи испускает еще один элемент – торий.
В том же году супруги Кюри выделили из урановой смоляной руды два новых химических элемента – радий и полоний. От радия и произошел термин радиоактивность (от латинских слов radio — излучаю и activus — действенный).
В настоящее время под радиоактивностью понимают явление самопроизвольного превращения неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием частиц, обладающих большой проникающей способностью.
Такую радиоактивность еще называют естественной радиоактивностью.
В 1899 г. в результате опыта, проведенного под руководством английского физика Эрнеста Резерфорда, было обнаружено, что радиоактивное излучение радия неоднородно, т. е. оно имеет сложный состав.
Рассмотрим, как проводился этот опыт. Резерфорд взял толстостенный свинцовый сосуд с крупицей радия на дне. Пучок радиоактивного излучения радия выходит сквозь узкое отверстие и попадает на фотопластинку. После проявления фотопластинки на ней обнаруживалось одно темное пятно — как раз в том месте, куда попадал пучок.
Потом опыт изменяли: создавали сильное магнитное поле, действовавшее на пучок. В этом случае на проявленной пластинке возникало три пятна: одно, центральное, было на том же месте, что и раньше, а два других — по разные стороны от центрального.
Если два потока отклонились в магнитном поле от прежнего направления, значит, они представляют собой потоки заряженных частиц.
Отклонение в разные стороны свидетельствовало о разных знаках электрических зарядов частиц. В одном потоке присутствовали только положительно заряженные частицы, в другом — отрицательно заряженные.
А центральный поток представлял собой излучение, не имеющее электрического заряда.
- Положительно заряженные частицы назвали a-частицами, отрицательно заряженные — b-частицами, а нейтральные — g-частицами или g-квантами.
- Также Резерфорд выяснил, что излучение первого вида едва проходило сквозь лист бумаги, второго — проникало сквозь алюминиевую пластинку толщиной до 1 мм.
- Ему удалось доказать, что a-лучи являются потоком ядер атомов гелия.
- В том же году Беккерель доказал, что b-лучи являются потоком электронов.
В 1900 году французский физик Вилард установил, что в состав радиоактивного излучения входит еще и третья составляющая, которая проходила сквозь слой свинца толщиной в несколько сантиметров. Он то и назвал это излучение g-лучами.
Явление радиоактивности, т. е. самопроизвольное излучение веществом a-, b- и g-частиц, наряду с другими экспериментальными фактами, послужило основанием для предположения о том, что атомы вещества имеют сложный состав.
Явление радиоактивности давало основания предположить, что в состав атома входят отрицательно и положительно заряженные частицы. Кроме того, было известно, что атом в целом нейтрален.
Опираясь на эти и некоторые другие факты, английский физик Джозеф Джон Томсон предложил в 1903 г. одну из первых моделей строения атома — пудинговую модель.
По предположению Томсона, атом представляет собой шар (подобно пудингу), по всему объему которого равномерно распределен положительный заряд. Внутри этого шара находятся электроны (как изюминки в пудинге). Каждый электрон может совершать колебательные движения около своего положения равновесия.
Положительный заряд шара равен по модулю суммарному отрицательному заряду электронов, поэтому электрический заряд атома в целом равен нулю.
Модель строения атома, предложенная Томсоном, нуждалась в экспериментальной проверке. В частности, важно было проверить, действительно ли положительный заряд распределен по всему объему атома с постоянной плотностью.
Поэтому в 1911 г. Резерфорд совместно со своими сотрудниками провел ряд опытов по исследованию состава и строения атомов.
Суть опыта можно понять из такого сравнения. Пусть нужно проверить, не дотрагиваясь до предмета, однороден он или нет. Например, не спрятан ли в стоге сена металлический предмет. Это можно сделать, находясь вдали от стога используя малокалиберную винтовку и большой фанерный щит.
Будем стрелять в стог по различным направлениям и по пробоинам в щите судить о траектории всех пуль. При однородности стога не будет ни одного рикошета.
Они появятся при наличии в стоге металлического предмета, причем число рикошетов будет зависеть от его размеров (например, килограммовой гири или гимнастической 32-килограммовой).
В опытах Резерфорда тончайшая пленка из золота обстреливалась положительно заряженными частицами, и оценивались траектории их движения после прохождения пленки. Опыты Резерфорда убедительно показали, что атом неоднороден. Иначе как объяснить, что некоторые положительно заряженные частицы изменяли свое направление движения, хотя их число было чрезвычайно малым.
Опыт позволил утверждать, что более 99,96% массы атома и весь положительный заряд сосредоточены в весьма малой области в центре атома, которую назвали ядром атома. Его диаметр примерно в от104до 105 раз меньше диаметра самого атома. Соотношение этих размеров примерно такое же, как у размеров макового зернышка, лежащего в центре футбольного поля и самого поля.
Исходя из этих соображений, Резерфорд предложил ядерную (или планетарную) модель атома. Напомним, что согласно этой модели в центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее очень малый объем атома. Вокруг ядра движутся электроны, масса которых значительно меньше массы ядра. Атом электрически нейтрален, поскольку заряд ядра равен модулю суммарного заряда электронов.
Таким образом, в результате опытов по рассеянию альфа-частиц была доказана несостоятельность модели атома Томсона, и выдвинута ядерная модель строения атома и определен порядок диаметров атомных ядер.
В 1903 г. (т. е. еще до открытия атомного ядра) Эрнест Резерфорд и его сотрудник, английский химик Фредерик Содди, обнаружили, что радиоактивный элемент радий в процессе a-распада (т. е. самопроизвольного излучения альфа-частиц) превращается в другой химический элемент — радон.
Радий и радон — это совершенно разные вещества, они отличаются по своим физическим и химическим свойствам. Радий — это металл и при обычных условиях он находится в твердом состоянии, а радон — инертный газ. Эти химические элементы занимают разные клетки в таблице Менделеева.
Их атомы отличаются массой, зарядом ядра, числом электронов в электронной оболочке. Они по-разному вступают в химические реакции. Дальнейшие опыты с различными радиоактивными препаратами показали, что не только при альфа-распаде, но и при бета-распаде происходит превращение одного химического элемента в другой.
После того как в 1911 г. Резерфордом была предложена ядерная модель атома, стало очевидным, что именно ядро претерпевает изменения при радиоактивных превращениях.
Действительно, если бы изменения затрагивали только электронную оболочку атома (например, потеря одного или нескольких электронов), то при этом атом превращался бы в ион того же самого химического элемента, а вовсе не в атом другого элемента, с другими физическими и химическими свойствами.
Рассмотрим, как записывается реакция a-распада ядра атома радия с превращением его в ядро атома радона.
- Число, стоящее перед буквенным обозначением ядра сверху, называется массовым числом, а снизу — зарядовым числом (или атомным номером).
- Массовое число ядра атома данного химического элемента с точностью до целых чисел равно числу атомных единиц массы, содержащихся в массе этого ядра.
- Зарядовое число ядра атома данного химического элемента равно числу элементарных электрических зарядов, содержащихся в заряде этого ядра.
Оба эти числа — массовое и зарядовое — всегда целые и положительные. Они не имеют никакого наименования, поскольку указывают, во сколько раз масса и заряд ядра больше единичных.
Из этой записи видно, что в процессе радиоактивного распада выполняются законы сохранения массового числа и заряда: массовое число и заряд распадающегося ядра атома радия равны соответственно сумме массовых чисел и сумме зарядовядер атомов радона и гелия, образовавшихся в результате этого распада.
Таким образом, из открытия, сделанного Резерфордом и Содди, следовало, что ядра атомов имеют сложный состав, т. е. состоят из каких-то частиц.
Вернемся к излучениям, которые обнаружил Резерфорд и рассмотрим каждое из них более подробно.
a-РАСПАД.
a-распад характеризуется вылетом ядра атома гелия. При a-распаде начального ядра продуктом распада оказывается элемент с числом протонов, равным(Z–2) и массовым числом (A–4).
Рассмотрим основные особенности a-распада. Он наблюдается для тяжелых ядер с массовым числом больше двухсот; энергия частиц для различных ядер лежит в пределах от 2 до 9 МэВ; энергии и скорости испускаемых a-частиц в пучке очень близки друг к другу.
b-РАСПАД.
b-распад состоит в том, что ядра самопроизвольно испускают электрон.
Изучение b-распада показало, что в нем как будто нарушаются законы сохранения энергии и импульса.
Но швейцарский физик Паули высказал предположение, что в процессе распада рождается еще какая-то частица, которая и уносит часть энергии и импульса.
На основе этой гипотезы итальянский физик Энрико Ферми показал, что эта частица должна быть нейтральной и иметь ничтожную массу. Эту частицу он назвал нейтрино.
Таким образом, в результате бета-распада образуется новое ядро с тем же самым массовым числом, но с атомным номером на единицу больше.
Рассмотрим особенности бета-распада: он наблюдается для тяжелых и средних ядер; скорости электронов сильно различаются по величине.
В 1913 году английскими учеными Фаянсом и Содди закономерности a- и b-излучений были сведены в общее правило — правило смещения: при a—распаде ядро теряет положительный заряд 2е и масса его убывает приблизительно на четыре атомных единицы массы. В результате элемент смещается на две клетки к началу периодической системы. После b—распада элемент смещается на одну клетку ближе к концу периодической системы.
g-ИЗЛУЧЕНИЕ
g-излучение —это поток g-квантов. Испускание g-излучения не приводит к превращениям элементов, оно излучается не атомом, а ядром.
Рассмотрим особенности g-излучения: Это очень коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны от 10–10до 10–13степени метра; энергия g-кванта находится в пределах от десятков кэВ до нескольких МэВ.
В 1932 году Фредерик и Ирен Жолио-Кюри, облучая нерадиоактивные вещества a-частицами, обнаружили, что некоторые из них после облучения становятся радиоактивными. Это явление получило название искусственной радиоактивности.
Таким образом, оказалось возможным получать радиоактивные изотопы веществ, которые обычно не радиоактивны. Так, например, при бомбардировке a-частицами ядер алюминия образуется радиоактивный изотоп фосфора, который через две с половиной минуты превращается в стабильный изотоп кремния с испусканием позитрона и нейтрино.
Основные выводы:
– Радиоактивность— это явление самопроизвольного превращения неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием частиц, обладающих большой проникающей способностью.
– В 1911 году в результате проведения серии опытов Резерфорд предложил ядерную модель атома согласно которой, в центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее очень малый объем атома. А вокруг ядра движутся электроны, масса которых значительно меньше массы ядра. Атом электрически нейтрален, поскольку заряд ядра равен модулю суммарного заряда электронов.
- – Также, в результате опытов, Резерфорд обнаружил три вида ранее не известных излучения — a-, b- и g излучения.
- – a-распад характеризуется вылетом ядра атома гелия.
- – b-распад состоит в том, что ядра самопроизвольно испускают электрон.
– g-излучение – это поток g -квантов. Испускание γ-излучения не приводит к превращениям элементов, оно излучается не атомом, а ядром.
– Правило смещения для a-, b— распада гласит, чтопри a-распаде ядро теряет положительный заряд 2е и масса его убывает приблизительно на четыре атомных единицы массы. В результате элемент смещается на две клетки к началу периодической системы. После b-распада элемент смещается на однуклетку ближе к концу периодической системы.
Источник: https://videouroki.net/video/55-radioaktivnost-al-fa-bieta-i-ghamma-izluchieniia-pravilo-smieshchieniia.html
Радиоактивность. Строение атома
| Радиоактивность | |
| 1896 г. Французский физик А. Беккерель, изучая явление люминесценции солей урана, установил, что урановая соль испускает лучи неизвестного типа, которые проходят через бумагу, дерево, тонкие металлические пластины, ионизируют воздух. | |
| 1897-98 г. Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри, исследуя урановые руды, обнаружила новые химические элементы: полоний, радий. Явление самопроизвольного превращения неустойчивых изотопов в устойчивые, сопровождающееся испусканием частиц и излучением энергии, называется естественной радиоактивностью. Все химические элементы, начиная с порядкового номера 83, являются радиоактивными. | |
| Виды радиоактивных излучений | |
| 1898 г. подвергая радиоактивное излучение действию магнитного поля, Э. Резерфорд выделил два вида лучей: α-лучи — тяжелые положительно заряженные частицы (ядра атомов гелия) и β-лучи — легкие отрицательно заряженные частицы (тождественны электронам). |  |
| В 1900 г. П. Виллард открыл гамма-лучи — нейтральное излучение, где масса покоя равна нулю (аналогично свойствам света, но ). После установления Резерфордом структуры атома стало ясно, что радиоактивность представляет собой ядерный процесс.1902 г. Э. Резерфорд и Ф. Содди доказали, что в результате радиоактивного распада происходит превращение атомов одного химического элемента в атомы другого химического элемента, сопровождаемое испусканием различных частиц и сформулировали правила смещения. | |
| Строение атома | |
| Гипотеза о том, что все вещества состоят из большого числа атомов, зародилась свыше двух тысячелетий тому назад. Сторонники атомистической теории (Демокрит, Левкипп, Анаксагор, Анаксимандр, Эпикур, Лукреций Кар) рассматривали атом как мельчайшую неделимую частицу и считали, что все многообразие мира есть не что иное, как сочетание неизменных частиц — атомов. Демокрит: существует предел деления атома. Аристотель: делимость вещества бесконечна. Париж, 1626 г.: учение об атоме запрещено под страхом смерти. Сторонниками атомистической теории были М.В. Ломоносов, Ж. Гей-Люссак, Д. Дальтон и др. |  |
| Толчком к подробному изучению строения атома послужили: — открытие рентгеновского излучения (1895 г., В.К. Рентген); — открытие радиоактивности и новых радиоактивных элементов (1896 г., А. Беккерель, М. и П. Кюри); — открытие электрона (1896 г., Дж. Дж. Томсон). |
 |
| Мысль об электронном строении атома, впервые высказанную В. Вебером в 1896 г., развил X. Лоренц: электроны входят в состав атома. Опираясь на эти открытия, Дж. Томсон в 1898 г. предложил модель атома в виде положительно заряженного шара радиусом 10-10 м. в котором плавают электроны, нейтрализующие положительный заряд. | |
| Ядерная модель атома | |
| Экспериментальная проверка модели Томсона была осуществлена в 1911 г. английским физиком Э. Резерфордом. Идея опыта заключалась в изучении рассеяния α-частиц (заряд +2е, масса 6,64.10-27 кг) на атомах. α-частицы были выбраны, т.к. их кинетическая энергия много больше кинетической энергии электронов (β-лучи) и, в отличие от γ-лучей они имеют электрический заряд. |
 |
| Пучок α-частиц пропускался через тонкую золотую фольгу. Золото было выбрано как очень пластичный материал, из которого можно получить фольгу толщиной практически в один атомный слой. Опыты были повторены и на других материалах |  |
| Э. Резерфорд и его помощники Г. Гейгер и Э. Марсден обнаружили, что какая-то частьa-частиц отклоняется на довольно значительный угол от своего первоначального направления, а небольшая часть отражается от фольги. Но согласно модели атома Томсона эти a-частицы при взаимодействии с атомами фольги отклоняются на малые углы, порядка 2°. Резерфорд показал, что модель Томсона находится в противоречии с его опытами. Обобщая результаты своих опытов, Резерфорд предложил ядерную (планетарную) модель строения атома:
|
 |
| Расчеты показали, что a-частицы, которые взаимодействуют с электронами в веществе, почти не отклоняются. Только некоторые a-частицы проходят вблизи ядра и испытывают резкие отклонения. Если между зарядами действует кулоновская сила или потенциальная энергия системыa-частица — ядро и , то α-частица будет отброшена назад. При расчете учитывают, что , где e — заряд электрона; , где Z — зарядовое число, равное количеству электронов в атоме; диаметр ядра 10-15 — 10-14 м, атома 10-10 м. |
|
— нет ответа на вопрос о строении ядра. Если в него входят только положительные частицы, то почему они не отталкиваются? |
 |
Источник: https://www.eduspb.com/node/2001
Радиоактивность. Опыты Резерфорда. Строение атома — Класс!ная физика
В 1896 г. французский физик А. Беккерель, изучая явление люминесценции солей урана, установил, что уран испускает лучи неизвестного типа. Таким образом, А.Беккерель обнаружил явление радиоактивности, т.е.
способность некоторых химических элементов самопроизвольно испускать радиоактивные лучи. 1897-98 г.
физик Мария Склодовская-Кюри обнаружила аналогичное излучение у тория и, исследуя урановые руды, открыла новые радиоактивные химические элементы: полоний, радий.
Позднее было установлено, что все химические элементы, начиная с порядкового номера 83, являются радиоактивными.
1899г. — Английский физик Э.Резерфорд в результате проведенных опытов открыл неоднородность радиоактивного излучения.
Опыт Резерфорда.
В магнитном поле поток радиоактивного излучения распадается на 3 составляющих: альфа- лучи, бета-лучи и гамма-лучи.
- Явление радиоактивности свидетельствовало о сложном строении атома.
- СТРОЕНИЕ АТОМА
- Модель атома Томсона.
1896г. -Дж.Дж.Томсон — выдающийся ученый, директор знаменитой Кавендишской лаборатории, лауреат Нобелевской премии. открыл электрон.
1903г. — Дж.Дж.Томсон выдвинул гипотезу о том, что электрон находится внутри атома. Но атом в целом нейтральный, поэтому ученый предположил, что отрицательные электроны окружены в атоме положительно заряженным веществом. Атом, по мысли Дж. Томсона, очень похож на «пудинг с изюмом», где «каша» — положительно заряженное вещество атома., а электроны- » изюм» в ней.
Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц.
3.1911г. — Э. Резерфорд ставит опыт по рассеянию альфа-частиц. Пучок aльфа-частиц пропускался через тонкую золотую фольгу.
Золото было выбрано как очень пластичный материал, из которого можно получить фольгу толщиной практически в один атомный слой.
Некоторые альфа-частицы проходили сквозь фольгу, образуя на экране размытое пятно, а следы от других альфа-частиц были зафиксированы на боковых экранах.
- Опыт показал, что положительный заряд атома сконцентрирован в очень малом объеме — ядре, а между ядрами атомов существуют большие промежутки.
- Резерфорд показал, что модель Томсона находится в противоречии с его опытами.
- Ядерная ( планетарная ) модель строения атома Резерфорда.
- 1911г. — Резерфорд предложил современную ядерную (планетарную) модель строения атома
Резерфорд шел к своему открытию строения атома в течение 5 лет. Долгих пять лет проводил он опыты по исследованию строения атома.
Резерфорд установил, что:
Атом имеет в центре ядро, размеры которого во много раз меньше размеров самого атома . Вокруг ядра по орбитам движутся электроны. Почти вся масса атома сконцентрирована в его ядре.
- Суммарный отрицательный заряд всех электронов равен суммарному положительноиу заряду ядра атома и компенсирует его.
- КНИЖНАЯ ПОЛКА
Ученик об учителе. Радиоактивность вод суши и океана.
ЛИРИЧЕСКОЕ ОТСТУПЛЕНИЕ
Ты никогда не думал о том, что может быть «космос внутри нас» ? … а человек в основном состоит из пустоты ?
Вот строки русского поэта Валерия Яковлевича Брюсова: Быть может, эти электроны — Миры, где пять материков, Искусства, знанья, войны, троны И память сорока веков! Еще, быть может, каждый атом — Вселенная, где сто планет; Там все, что здесь, в объеме сжатом, Но также то, чего здесь нет. Их меры малы, но все та же
Их бесконечность…
ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ
Планетарную модель атома, названную после опытов Резерфорда его именем, теоретически разработал еще в 1901 г. французский физик Перрен, прославившийся экспериментальным исследованием броуновского движения. Статья Перрена так и называлась « Ядерно – планетарная модель строения атома».
___
Ни один самый совершенный оптический микроскоп не позволяет увидеть отдельные атомы — его увеличение в тысячи раз меньше, чем требуется для этой цели.
Но в 1951 году Эрвин Мюллер изобрел ионный микроскоп, позволивший в деталях разглядеть атомную структуру металла. В камеру с гелием низкого давления помещается металлическая игла, на которую подается высокий положительный потенциал.
Атомы гелия прилипают к металлу, ионизуются и летят к отрицательно заряженному экрану, рисуя на нем структуру кристаллической решетки металла
___
Если бы Энрико Ферми удалось полностью объяснить результаты своих опытов по искусственной радиоактивности, вызванной нейтронами, то весь мир уже в 1934 г. узнал бы о возможности создания атомной бомбы. В то время был еще жив Резерфорд , категорически отрицавший использование ядерных реакций для промышленных целей.
- ___
- Для внутреннего обогрева Лунохода при его многомесячной работе на поверхности Луны на нем был установлен тепловой блок, состоящий из гермртических ампул с радиоактивными веществами.
- ИНТЕРЕСНО
- Грибы являются накопителями радиоактивных элементов, в частности цезия 6137. Все виды исследованных грибов можно разделить на четыре группы:
- — слабо накапливающие — опенок осенний;
— средне накапливающие — белый гриб, лисичка, подберезовик; — сильно накапливающие — груздь черный, сыроежка, зеленуха; — аккумуляторы радионуклидов — масленок, польский гриб.
К СОЖАЛЕНИЮ
Жизнь обоих поколений ученых – физиков Кюри была в прямом смысле принесена ей в жертву науке. Мария Кюри, ее дочь Ирэн и зять Фредерик Жолио-Кюри умерли от лучевой болезни, возникшей в результате многолетней работы с радиоактивными веществами. Вот что пишет М.П.Шаскольская: «В те далекие годы, на заре атомного века, первооткрыватели радия не знали о действии излучения.
Радиоактивная пыль носилась в их лаборатории. Сами экспериментаторы спокойно брали руками препараты, держали их в кармане, не ведая о смертельной опасности. К счетчику Гейгера поднесен листок из блокнота Пьера Кюри (через 55 лет после того, как в блокноте велись записи!), и ровный гул сменяется шумом, чуть ли не грохотом. Листок излучает, листок как бы дышит радиоактивностью..
.»
Следующая страница «Радиоактивные превращения»
Строение атома — Класс!ная физика
Радиоактивность — Радиоактивные превращения — Состав атомного ядра. Ядерные силы — Энергия связи. Дефект масс — Деление ядер урана — Ядерная цепная реакция — Ядерный реактор — Термоядерная реакция
Источник: http://class-fizika.ru/9_35.html
Открытие радиоактивности — урок. Физика, 9 класс
В конце (XIX) века в научном мире происходили удивительные и необычайно интересные события, которые положили начало новому этапу в формировании физической картины мира.
В (1895) году Вильгельм Конрад Рентген проводил эксперимент по прохождению электрического разряда сквозь разреженные газы и наблюдал при этом неизвестное ранее излучение. Это излучение получило название X-лучей, или рентгеновских лучей.
Излучение обладало уникальной проникающей способностью и нашло широкое применение в медицине и технике.
В (1901) году Вильгельм Рентген стал первым в истории лауреатом Нобелевской премии по физике «в знак признания необычайно важных заслуг перед наукой, выразившихся в открытии замечательных лучей, названных впоследствии в его честь».
В (1896) году Антуан Анри Беккерель, исследуя рентгеновское излучение и явление флуоресценции, завернул кристаллы соли урана в чёрную светонепроницаемую бумагу и положил свёрток на фотопластинку. Через несколько дней, после проявления фотопластинки, он обнаружил на ней чёткое изображение кристаллов.
Это означало, что соли урана самопроизвольно, без каких-либо внешних влияний, создают какое-то излучение. Это явление получило название самопроизвольной радиоактивности.
В (1903) году Анри Беккерель стал лауреатом Нобелевской премии «в знак признания исключительных услуг, которые он оказал науке своим открытием самопроизвольной радиоактивности».
Антуан Анри Беккерель
Исследованием нового явления занялись французский физик Пьер Кюри и его жена Мария Склодовская-Кюри. Изучив большое количество разнообразных минералов, Мария Кюри обнаружила, что похожие лучи испускает не только уран, но и другие элементы. В (1898) году было обнаружено излучение тория.
В дальнейшем из руд, содержащих уран и торий, был выделен новый неизвестный ранее химический элемент — полоний, который назвали в честь родины М. Склодовская-Кюри — Польши. Следующим химическим элементом, который открыли при изучений урановых руд, стал радий.
Именно Мария Кюри предложила название «радиоактивность» (англ. слово radiation — излучение, лучеиспускание) для нового вида излучения.
В (1903) году Мария и Пьер Кюри получили Нобелевскую премию «за выдающиеся заслуги в развитии химии: открытие элементов радия и полония, выделение радия и изучение природы и соединений этого замечательного элемента».
Мария Склодовская-Кюри
Пьер Кюри
Обрати внимание!
Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более (82) являются радиоактивными.
Активность полония и радия во много раз превосходила активность излучения урана. Открытие этих элементов стало большой сенсацией в научном мире. При радиоактивном излучении образовывались новые химические элементы, что ставило перед учёными вопрос о строении атома.
Источник: https://www.yaklass.ru/p/fizika/9-klass/stroenie-atoma-i-atomnogo-iadra-344899/radioaktivnost-kak-dokazatelstvo-slozhnogo-stroeniia-atoma-opyty-rezerfo_-344900/re-eb7accef-34d0-4b5e-b5f6-40600278e628
6.7. Радиоактивность
Почти 90 % из 2500 известных атомных ядер нестабильны. Нестабильное ядро самопроизвольно превращается в другие ядра с испусканием частиц. Это свойство ядер называется радиоактивностью. У больших ядер нестабильность возникает вследствие конкуренции между притяжением нуклонов ядерными силами и кулоновским отталкиванием протонов. Стабильных ядер с зарядовым числом Z > 83 и массовым числом A > 209 не существует. Но радиоактивными могут оказаться и ядра атомов с существенно меньшими значениями чисел Z и A. Если ядро содержит значительно больше протонов, чем нейтронов, то нестабильность обуславливается избытком энергии кулоновского взаимодействия. Ядра, которые содержат избыток нейтронов, оказываются нестабильными вследствие того, что масса нейтрона превышает массу протона. Увеличение массы ядра приводит к увеличению его энергии.
Явление радиоактивности было открыто в 1896 году французским физиком А. Беккерелем, который обнаружил, что соли урана испускают неизвестное излучение, способное проникать через непрозрачные для света преграды и вызывать почернение фотоэмульсии.
Через два года французские физики М. и П. Кюри обнаружили радиоактивность тория и открыли два новых радиоактивных элемента – полоний и радий
В последующие годы исследованием природы радиоактивных излучений занимались многие физики, в том числе Э. Резерфорд и его ученики. Было выяснено, что радиоактивные ядра могут испускать частицы трех видов: положительно и отрицательно заряженные и нейтральные.
Эти три вида излучений были названы α-, β- и γ-излучениями. На рис. 6.7.1 изображена схема эксперимента, позволяющая обнаружить сложный состав радиоактивного излучения. В магнитном поле α- и β-лучи испытывают отклонения в противоположные стороны, причем β-лучи отклоняются значительно больше.
γ-лучи в магнитном поле вообще не отклоняются.
 |
| Рисунок 6.7.1.Схема опыта по обнаружению α-, β- и γ-излучений. К – свинцовый контейнер, П – радиоактивный препарат, Ф – фотопластинка, – магнитное поле |
Эти три вида радиоактивных излучений сильно отличаются друг от друга по способности ионизировать атомы вещества и, следовательно, по проникающей способности. Наименьшей проникающей способностью обладает α-излучение. В воздухе при нормальных условиях α-лучи проходят путь в несколько сантиметров. β-лучи гораздо меньше поглощаются веществом. Они способны пройти через слой алюминия толщиной в несколько миллиметров. Наибольшей проникающей способностью обладают γ-лучи, способные проходить через слой свинца толщиной 5–10 см.
Во втором десятилетии XX века, после открытия Э. Резерфордом ядерного строения атомов было твердо установлено, что радиоактивность – это свойство атомных ядер.
Исследования показали, что α-лучи представляют поток α-частиц – ядер гелия , β-лучи – это поток электронов, γ-лучи представляют собой коротковолновое электромагнитное излучение с чрезвычайно малой длиной волны λ
Источник: https://physics.ru/courses/op25part2/content/chapter6/section/paragraph7/theory.html
Радий
| Атомный номер | 88 |
| Внешний вид простого вещества | Флюоресцирующий в зеленой области спектра металл |
| Атомная масса (молярная масса) | 226,0254 а. е. м. (г/моль) |
| Радиус атома | n/a пм |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 1-й 509,3 кДж/моль 2й 979,0 кДж/моль (эВ) |
| Электронная конфигурация | [Rn] 7s2 |
| Ковалентный радиус | n/a пм |
| Радиус иона | (+2e) 143 пм |
| Электроотрицательность (по Полингу) | 0,9 |
| Электродный потенциал | Ra←Ra2+ −2,916В |
| Степени окисления | 2 |
| Плотность | (при к.т.) 5,5 г/см³ |
| Молярная теплоёмкость | 29,3 Дж/(K·моль) |
| Теплопроводность | (18,6) Вт/(м·K) |
| Температура плавления | 973 K |
| Теплота плавления | 8,5 кДж/моль |
| Температура кипения | 2010 K |
| Теплота испарения | 113 кДж/моль |
| Молярный объём | 45,0 см³/моль |
| Структура решётки | кубическая объёмноцентрированая |
| Параметры решётки | n/a Å |
| Отношение c/a | n/a |
| Температура Дебая | n/a K |
Радий — элемент главной подгруппы второй группы, седьмого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 88. Обозначается символом Ra (Radium). Простое вещество радий (CAS-номер: 7440-14-4) — блестящий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета, быстро тускнеющий на воздухе. Обладает высокой химической активностью. Радиоактивен; наиболее устойчивый изотоп 226Ra (период полураспада около 1600 лет).
Французские ученые Пьер и Мария Кюри обнаружили, что отходы, остающиеся после выделения урана из урановой руды (урановая смолка, добывавшаяся в городе Иоахимсталь, Чехия), более радиоактивны, чем чистый уран.
Из этих отходов супруги Кюри после нескольких лет интенсивной работы выделили два сильно радиоактивных элемента: полоний и радий. Первое сообщение об открытии радия (в виде смеси с барием) Кюри сделали 26 декабря 1898 года во Французской Академии наук.
В 1902 Кюри и Андре Дебьерн выделили чистый радий путём электролиза хлорида радия на ртутном катоде и последующей дистилляции в водороде. Выделенный элемент представлял собой, как сейчас известно, изотоп радий-226, продукт распада урана-238. За открытие радия и полония супруги Кюри получили Нобелевскую премию.
Радий образуется через многие промежуточные стадии при радиоактивном распаде изотопа урана-238 и поэтому находится в небольших количествах в урановой руде.
Многие радионуклиды, возникающие при радиоактивном распаде радия, до того, как была выполнена их химическая идентификация, получили наименования вида радий А, радий B, радий C и т. д. Хотя сейчас известно, что они представляют собой изотопы других химических элементов, их исторически сложившиеся названия по традиции иногда используются:
| Изотоп | |
| Эманация радия | 222Rn |
| Радий A | 218Po |
| Радий B | 214Pb |
| Радий C | 214Bi |
| Радий C1 | 214Po |
| Радий C2 | 210Tl |
| Радий D | 210Pb |
| Радий E | 210Bi |
| Радий F | 210Po |
Названная в честь Кюри внесистемная единица радиоактивности кюри основана на активности 1 г радия-226: 3,7×1010 распадов в секунду, или 37 ГБк.
Происхождение названия
Название «радий» связано с излучением ядер атомов Ra (radius — луч).
Нахождение в природе
Радий довольно редок. За прошедшее с момента его открытия время — более столетия — во всём мире удалось добыть всего только 1,5 кг чистого радия. Одна тонна урановой смолки, из которой супруги Кюри получили радий, содержит лишь около 0,0001 г радия-226.
Весь природный радий возникает при распаде урана-238, урана-235 или тория-232; наиболее распространённым и долгоживущим изотопом (период полураспада 1602 года) является радий-226, входящий в радиоактивный ряд урана-238.
В равновесии отношение содержания урана-238 и радия-226 в руде равно отношению их периодов полураспада: (4,468×109 лет)/(1602 года)=2,789×106. Таким образом, на каждые три миллиона атомов урана в природе приходится лишь один атом радия.
Получение
Получить чистый радий в начале ХХ в. стоило огромного труда. Мария Кюри трудилась 12 лет, чтобы получить крупинку чистого радия.
Чтобы получить всего 1 г чистого радия, нужно было несколько вагонов урановой руды, 100 вагонов угля, 100 цистерн воды и 5 вагонов разных химических веществ. Поэтому на начало ХХ в.
в мире не было более дорогого металла. За 1 г радия нужно было заплатить больше 200 кг золота.
Физические и химические свойства
Радий при нормальных условиях представляет собой блестящий белый металл, на воздухе темнеет (вероятно, вследствие образования нитрида радия). Реагирует с водой. Ведёт себя подобно барию и стронцию, но более химически активен. Обычная степень окисления — 2.
Применение
В настоящее время радий иногда используют в компактных источниках нейтронов, для этого небольшие его количества сплавляются с бериллием. Под действием альфа-излучения (ядер гелия-4) из бериллия выбиваются нейтроны: 9Be + 4He → 12C + 1n.
В медицине радий используют как источник радона для приготовления радоновых ванн (хотя в настоящее время их полезность оспаривается). Кроме того, радий применяют для кратковременного облучения при лечении злокачественных заболеваний кожи, слизистой оболочки носа, мочеполового тракта.
Однако в настоящее время существует множество более подходящих для этих целей радионуклидов с нужными свойствами, которые получают на ускорителях или в ядерных реакторах, например, 60Co (T1/2 = 5,3 года), 137Cs (T1/2 = 30,2 года), 182Ta (T1/2 = 115 сут.), 192Ir (T1/2 = 74 сут.), 198Au (T1/2 = 2,7 сут.) и т. д.
Ранее радий часто использовался для приготовления светящихся красок постоянного свечения (для разметки циферблатов часов и других приборов), однако сейчас его обычно заменяют менее опасными изотопами: тритием (T1/2 = 12,3 года) или 147Pm (T1/2 = 2,6 года).
Биологическая роль
Радий чрезвычайно радиотоксичен. В организме он ведёт себя подобно кальцию — около 80 % поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность представляет также радон — газообразный радиоактивный продукт распада радия.
Преждевременная смерть Марии Кюри произошла вследствие хронического отравления радием, так как в то время опасность облучения ещё не была осознана.
Изотопы
Известны 25 изотопов радия. Изотопы 223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra встречаются в природе, являясь членами радиоактивных рядов. Остальные изотопы могут быть получены искусственным путём. Радиоактивные свойства некоторых изотопов радия.
| 213 | 2,74(6) мин. | α |
| 219 | 10(3) мс | α |
| 220 | 17,9(14) мс | α (99%) |
| 221 | 28(2) с | α |
| 222 | 38,0(5) с | α |
| 223 (AcX) | 11,43(5) дня | α |
| 224 (ThX) | 3,6319(23) дня | α |
| 225 | 14,9(2) дня | β |
| 226 | 1602(7) лет | α |
| 227 | 42,2(5) мин. | β |
| 228 (MsTh1) | 5,75(3) года | β |
| 230 | 93(2) мин. | β |
Источник: http://himsnab-spb.ru/article/ps/ra
Топ-10 Фактов о радии, которые Вы могли не знать
Настуран или Уранинит
10) Супруги Мария и Пьер Кюри обнаружили, что отходы от переработки урана из урановой смолки(настуран) являются более радиоактивными, чем сам выделенный уран. Через несколько лет, в 1898 году они смогли выделить из отходов 2 новых элемента: полоний и радий.
9) Радий-226 является продуктом распада урана-238.
8) Радий светится в темноте и до 70-х годов прошлого века, его использовали для создания светящихся красок, а радиевое напыление применялось на стрелках и циферблатах наручных часов.
Свечение радия в темноте. Со временем свечение радия прекращается, но сам радий при этом безопаснее не становится, а продолжает испускать альфа-излучение, так-же может осыпаться и превратиться в пыль и порошок, который может с лёгкостью проникнуть в организм через дыхательные пути
7) Радий — очень опасный элемент для человека. При попадании в организм он замещает кальций в костях, чем вызывает остеопороз, произвольные переломы, а так-же раковые опухоли. Радий выводится из организма только на 20 %.
6) За основу единицы измерения радиоактивности материалов (Кюри), взята активность одного грамма радия-226, как эталон.
5) Одна тонна урановой руды содержит лишь 0,0001 грамм радия.
Отенит — минерал радия
4) Мария Кюри умерла в 1934 году из за отравления радием, в то время опасность радиоактивных материалов ещё не была до конца осознана.
3) Радий используется для обогащения газа при приготовлении радоновых ванн.
Радоновая ванна. В них используется радиоактивные вода и газ радон-222. Польза таких ванн на сегодняшний день находится под сомнением
2) Радий — очень редкий металл, в чистом виде белее чем за столетие удалось добыть лишь 1,5 тонны чистого материала.
1) В незначительных количествах радий содержится в продуктах питания, например: куриных яйцах, молоке, горохе, и в более значительных концентрациях — в бразильском орехе.
Читайте так-же статьи о других химических элементах:
Титан Уран Бор Золото Алюминий Бериллий Серебро Иридий Вольфрам Палладий Медь Платина
Ставьте Лайк, если понравилась статья и Подписывайтесь на канал, будет ещё много интересного.
Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5a566b0e830905a0cae01268/5b5594f39b6e4000a9e48d10
