Радіоактивність. Закон радіоактивного розпаду

Тема уроку: Радіоактивність. Закон радіоактивного розпаду.

Мета навчальна: У доступній формі пояснити учням процеси, що відбува-

                             ються з ядрами внаслідок радіоактивного випромінювання, 

                             радіоактивного випромінювання, ознайомити з видами 

                             радіоактивного випромінювання, періодом піврозпаду та 

                             ізотопами.

розвивальна: сприяти формуванню вмінь логічно мислити, аналізувати, 

                       робити висновки.

виховна: виховувати дбайливе ставлення до навколишнього середовища, 

               почуття відповідальності за діяльність людства та вплив антропо-

               генного фактора на природу.

Тип уроку: Урок засвоєння нових знань.

Метод навчання: Розповідь з елементами бесіди.

Обладнання: Плакати «Види радіоактивного випромінювання», «Період   

                      Піврозпаду», таблиці з періодичною системою Менделеєва.

ХІД УРОКУ

І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Опитування учнів за питаннями:

1. З чого складається атомне ядро?

2. Поясніть будову атома за Резерфордом.

3. В чому суть постулатів Бора?

ІІІ. Повідомлення теми, мети і завдання уроку.

ІV. Вивчення нового матеріалу.

Пояснення викладача

1. Радіоактивність.

Одним з найбільш переконливих доказів складної будови атомів стало відкрите у 1896 році французьким фізиком А. Беккерелем явище природної радіоактивності.

Властивість речовин самочинно випускати випромінювання називається радіоактивністю, а речовини, які випускають таке випромінювання нази-ваються радіоактивними.

2. Види радіоактивного випромінювання.

Дослідження методом відхилення в магнітному полі, поставлені М. Склодовською-Кюрі, а згодом Е. резерфордом, показали, що радіоактивні елементи випускають три види променів, які були названі умовно першими трьома літерами грецького алфавіту: α-частинки; β-частинки; γ-промені.

Виявилося, що  α-частинки це ядра атома Гелію,  β-частинки – ефект-рони, γ-промені за свою природою аналогічні до рентгенівських.

  3. Радіоактивні перетворення, правила радіоактивного зміщення.

Атоми радіоактивних елементів зазнають самовільних видозмін, в результаті частина атомів стає нестійкою і розпадається з виділенням α-частинки, β-частинки або γ-частинки і ядра одного хімічного елемента перетворюються в ядра іншого.

Перше правило зміщення (Содді): якщо при радіоактивному перетво-ренні випромінюється α-частинка, то в результаті утворюється ядро нового хімічного елемента, який знаходиться на дві клітинки ближче до початку періодичної системи Менделеєва. Тобто заряд ядра зменшується на два елементарних заряди, а маса – на 4 а.о.м.

Наприклад:               

Друге правило зміщення: якщо при радіоактивному перетворенні випро-мінюється β-частинка, то в результаті утворюється ядро нового хімічного елемента, який знаходиться на одну клітинку ближче до кінця періодичної системи Менделеєва.

Наприклад:                    

При γ-випромінюванні ядро елемента не змінюється. Ядра, що утворилися внаслідок радіоактивного розпаду також є радіоактивними.

4. Період піврозпаду.

Періодом піврозпаду «Т» називають інтервал часу, за який розпадається половина атомів будь-якої кількості елемента.

Період піврозпаду – це середня величина відома для кожного елемента.

Для Полонію – 140 діб, для Гідрогену – 12 років, Радону – 3,8 доби, різновид Лантану – 3,5 години, Курчатовій – 0,1 с, Торій – 25,6 години, Радій – 1600 років, Урану – 4,5 млрд. років.

Закон радіоактивного розпаду: за одиницю часу з наявної кількості радіоактивних ядер завжди розпадається певна їх частина, яку позначають через λ і називають сталою розпаду даного радіоактивного елемента. Якщо є N атомних ядер, то очевидно, що за 1 с розпадеться λN з них, за час dt:

dN = - λNdt.

Знак мінус взято тому, що загальна кількість радіоактивних ядер зменшується в процесі розпаду.

Графічно ця залежність виглядає так:

де по осі абсцис відкладено час у періодах піврозпаду, по осі ординат – кількість атомів, що не розпалися.

5. Отримання і застосування радіонуклідів (ізотопів).

Хімічні елементи, які відрізняються атомними масами, але мають однаковий заряд і тому займають одне і те ж місце в періодичній системі називають ізотопами (назвав Содді).

Встановлено, що більшість природних елементів мають ізотопи.

Зазнаючи нових перетворень радіоактивні елементи можуть стати стабільним (нерадіоактивним) ізотопом.

Такі перетворення називають радіоактивним рядом або сім`єю.

Нині виробництвом радіоактивних ізотопів займається велика галузь промисловості, використовуючи метод мічених атомів.

Метод мічених атомів застосовується:

• У медицині (дослідження обміну речовин, встановлення діагнозу, для терапевтичних цілей, лікування ракових захворювань).

• У промисловості (контроль зносу деталей, дифузія в металах, дослідження внутрішньої структури, виявлення дефектів).

• У сільському господарстві, біології (опромінення γ-променями насіння, боротьба зі шкідливими комахами, консервація харчових продуктів, радіоселекція).

• В археології (визначення віку Землі, стародавніх предметів).

V. Закріплення матеріалу.

Фронтальна бесіда:

1. Хто відкрив явище радіоактивності?

2. Які три види радіоактивності існують?

3. Що утворюється внаслідок α і β розпаду?

4. Що таке період піврозпаду?

5. Що таке ізотопи і де вони застосовуються?

VІ. Підсумки уроку. Виставлення оцінок та обґрунтування їх.

VІІ. Домашнє завдання.

1. Вивчити розділ 81, 82, 89 підручника (Фізика 11 клас, С.У. Гончаренко, 2002рік);

2. Провести α і β розпад 5 елементів ПСМ на свій розсуд;

3. Розв`язати задачі:

• Укажіть період піврозпаду радіоактивного елемента (кількість діб), якщо його активність зменшилась у 8 разів за 15 діб.

• Період піврозпаду Урану ²³⁸₉₂U становить 4,5 млрд років. У скільки разів зменшиться через 3 млрд років кількість атомів ²³⁸₉₂U внаслідок розпаду?