Как найти состав ядер изотопов

В уроке 2 «Изотопы элементов» из курса «Химия для чайников» рассмотрим что такое изотопы элементов и как правильно их обозначают; кроме того мы научимся определять массовое число, дефект массы и энергию связи ядра. Данный урок полностью опирается на основы химии, изложенные в первом уроке, в котором мы рассмотрели строение атома и атомного ядра, поэтому настоятельно вам рекомендую его изучить от корки до корки.

Что такое изотоп?

Хотя все атомы одного элемента имеют одинаковое число протонов, эти атомы могут отличаться числом имеющихся у них нейтронов. Такие различные атомы одного и того же элемента называются изотопами. Количество протонов, а также количество электронов у изотопа и исходного элемента совпадает. По этой причине в природе существует гораздо больше химических элементов, чем указано в таблице Менделеева, которая систематизирует элементы по числу протонов (порядковый номер).

Например, все атомы Li имеют 3 протона, но в природе существуют изотопы, содержащие от 3 до 5 нейтронов. Для обозначения изотопа, слева от символа элемента подписывают нижним индексом его порядковый номер, а верхним — массовое число. Массовое число — это суммарное число нуклонов (протонов и нейтронов) в атомном ядре, численно близкое к атомной массе элемента. Нижний индекс, обозначающий порядковый номер элемента, указывать не обязательно, так как все атомы лития имеют в своем ядре по 3 протона. Также, обсуждая эти изотопы, можно пользоваться записью «литий-6» и «литий-8».

На рисунке выше изображен состав четырех изотопов гелия (Не). Все атомы гелия содержат два протона (и, следовательно, два электрона), но число нейтронов у них может быть разным. В природе большинство атомов гелия имеет два нейтрона (гелий-4) и реже одного раза на миллион встречаются атомы гелия с одним нейтроном (гелий-3). Другие изотопы гелия — гелий-5 , гелий-6 и гелий-8 (не показанный на рисунке) — неустойчивы и обнаруживаются лишь на очень непродолжительное время в ядерных реакциях (подробнее об этом будем говорить еще не скоро). Размеры ядер на рисунке очень сильно увеличены. Если бы они были такими, как это показано на рисунке, диаметр атома должен был достигать примерно 0,5 км.

Пример 1. Сколько протонов, нейтронов и электронов содержится в атоме урана-238? Запишите символ этого изотопа.

Решение: Порядковый номер урана (см. таблицу Менделеева) равен 92, а массовое число изотопа равно 238 (по условию). Следовательно, он содержит 92 протона, 92 электрона и 238 — 92 = 146 нейтронов. Его символ ²³⁸U.

Дефект массы и энергия связи ядра

Затронув тему изотопов, нельзя пройти мимо феномена дефект массы ядра. Когда из отдельных нуклонов образуется атомное ядро, часть их массы превращается в энергию. Другими словами, вот взяли вы щепотку протонов и нейтронов, хорошенько их смяли вместе, и получили ядро, но его масса будет меньше массы исходных компонентов. Это и есть дефект масс. Формула для расчета дефекта массы ядра:

• ∆m=(Zm_p+Nm_n)-M_я

где M_я – масса ядра, Z – число протонов в ядре, N – число нейтронов в ядре, m_p – масса протона, m_n – масса нейтрона.

Если к атому подвести энергию (которая эквивалентна дефекту масс), то можно разделить его ядро обратно на нуклоны. Эта энергия носит название энергия связи ядра. Формула для расчета энергии связи ядра:

• ∆E_св=∆mc²

где с — скорость света, ∆m — дефект массы ядра

Проверьте себя, как вы усвоили понятия дефект массы и энергия связи ядра, самостоятельно решив задачу пользуясь формулами выше.

Пример 2. Если образовать атом углерода-12 из субатомных частиц, какое значение будет иметь дефект масс? 

Теперь нам известно, что каждый изотоп элемента характеризуется порядковым номером (суммарным числом протонов), массовым числом (суммарным числом протонов и нейтронов) и атомной массой (массой атома, выраженной в атомных единицах массы). Поскольку дефект массы при образовании атома очень мал, массовое число обычно совпадает с атомной массой изотопа, округленной до ближайшего целого числа. (Например, атомная масса хлора-37 равна 36,966, что после округления дает 37.) Если в природе встречается несколько изотопов одного элемента, то экспериментально наблюдаемая атомная масса (естественная атомная масса) равна средневзвешенному значению атомных масс отдельных изотопов. Это средневзвешенное значение определяется соответственно относительному содержанию изотопов в природе. Хлор существует в природе в виде смеси из 75,53% хлора-35 (атомная масса 34,97 а.е.м.) и 24,47% хлора-37 (36,97 а.е.м.), поэтому средневзвешенное значение масс этих изотопов равно

• (0,7553·34,97 а.е.м.) + (0,2447·36,97 а.е.м.) = 35,46 а.е.м.

Атомные массы, указанные в таблице Менделеева представляют собой во всех случаях средневзвешенные значения атомных масс изотопов, встречающихся в природе, и именно этими значениями мы будем пользоваться в дальнейшем, за исключением тех случаев, когда будет обсуждаться какой-нибудь конкретный изотоп. Все изотопы одного элемента в химическом отношении ведут себя практически одинаково. На рисунке ниже изображены состав и свойства некоторые атомов, ионов и изотопов элементов.

Пример 3. Магний (Mg) в основном состоит из трех естественных изотопов: 78,70% всех атомов магния имеют атомную массу 23,985 а.е.м., 10,13% — 24,986 а.е.м. и 11,17% — 25,983 а.е.м. Сколько протонов и нейтронов содержится в каждом из этих трех изотопов? Чему равно средневзвешенное значение их атомных масс?

Решение: Все изотопы магния содержат по 12 протонов. Изотоп с атомной массой 23,985 а.е.м. имеет массовое число 24 (суммарное число протонов и нейтронов), следовательно, он имеет 24 — 12 = 12 нейтронов. Символ этого изотопа ²⁴Mg. Аналогично находим, что изотоп с атомным весом 24,986 а.е.м. имеет массовое число 25, содержит 13 нейтронов и имеет символ ²⁵Mg. Третий изотоп (25,983 а.е.м.) имеет массовое число 26, содержит 14 нейтронов и имеет символ ²⁶Mg. Средняя атомная масса магния находится следующим образом:

• (0,7870·23,985 а.е.м.) + (0,1013·24,986 а.е.м.) + (0,1117·25,983 а.е.м.) = 24,31 а.е.м.

Надеюсь урок 2 «Изотопы элементов» помог вам понять что из себя представляют изотопы. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.

Строение атома. Состав атомных ядер. Изотопы. Химический элемент

С помощью данного урока вы узнаете, из чего состоит атом, а также познакомитесь с историей появления и развития представлений о сложном строении атома. На уроке рассматриваются результаты некоторых физических опытов, которые позволили установить состав и строение атома.

I. Атом: термин и эволюция понятия

Идея о том, что все вещества состоят из мелких, невидимых частиц возникла у людей еще до нашей эры в Древней Индии и Древней Греции. Известный греческий философ Демокрит, будучи одним из первых материалистов, впервые ввел термин «атом» (от греч.atomos- неделимый). Последователь идей Демокрита, Эпикур (341-270 г. до н.э.) впервые высказал предположение об атомном весе.

Согласно его теории атом — неделимая частица, которая существует вечно. По теории Демокрита:

• все тела состоят из бесчисленного количества сверхмалых, невидимых глазом, неделимых частиц-атомов;
• атомы непрерывно двигаются в пустоте;
• атомы никто  не создавал, они были всегда;
• никто не может уничтожить атомы;
• атомы материальны: имеют вес, размеры, форму;
• одни атомы имеют крючочки, другие петельки с помощью которых соединяются друг с другом.

Дальнейшее развитие атомизм, как теория, получил в философии и науке Средних веков и Нового времени. В середине XVII в. французский философ и физик Пьер Гассенди (1592—1655) заново пересказал учение Демокрита и Эпикура, дополнив его новым понятием «молекула» для обозначения различного сочетания атомов друг с другом. 

Р. Бойль (1627-1691 г.г.) написал знаменитую книгу «Химик-скептик», в которой доказал нереальность «начал» Аристотеля и ввел представление о химических элементах как о веществах, не поддающихся дальнейшему разложению. Определив задачей химии изучение элементов и их соединений. Р. Бойль поставил ее на научную основу.

Далее атомистическая теория получила свое логическое развитие в работах Ломоносова, Лавуазье, Дальтона и оформилась в атомно-молекулярное учение.

II. Модель Дж. Томсона («сливовый пудинг» или «булочка с изюмом»). Открытие электрона

III. Модель Э. Резерфорда

Сле­ду­ю­щим уди­ви­тель­ным экс­пе­ри­мен­таль­ным фак­том было от­кры­тие Бек­ке­ре­лем в 1896 г. яв­ле­ния ра­дио­ак­тив­но­сти. Было об­на­ру­же­но, что атомы неко­то­рых эле­мен­тов са­мо­про­из­воль­но рас­па­да­ют­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем новых ато­мов, элек­тро­нов и α-ча­стиц. Также уста­но­ви­ли, что α-ча­сти­цы имеют по­ло­жи­тель­ный заряд и от­но­си­тель­но боль­шую массу.

В 1911 г англ. учёный Э. Резерфорд доказал  нa опыте, что в центре атома имеется положительно заряженное ядро. 

Например, модель атома азота

С по­мо­щью α-ча­стиц Эр­нест Ре­зер­форд и его уче­ни­ки про­ве­ли экс­пе­ри­мент, ре­зуль­та­ты ко­то­ро­го опро­верг­ли мо­дель стро­е­ния атома Дж. Том­со­на. Ан­гли­ча­нин Эр­нест Ре­зер­форд и его уче­ни­ки по­ста­ви­ли сле­ду­ю­щий экс­пе­ри­мент: на­прав­ля­ли быст­рый поток α-ча­стиц на тон­кую зо­ло­тую фоль­гу. Ока­за­лось, что боль­шин­ство α-ча­стиц про­хо­дит через фоль­гу бес­пре­пят­ствен­но, неболь­шая часть от­кло­ня­ет­ся на раз­лич­ные углы, а при­мер­но 1 на 10 000 ча­стиц от­ска­ки­ва­ет в об­рат­ном на­прав­ле­нии (Рис. 2).

Рис. 2. Схема опыта Э. Ре­зер­фор­да

Ре­зуль­та­ты опыта про­ти­во­ре­чи­ли мо­де­ли Том­со­на. Ча­сти­ца с боль­шой мас­сой и по­ло­жи­тель­ным за­ря­дом может от­ско­чить назад, если толь­ко встре­тит в ка­че­стве пре­пят­ствия боль­шой по­ло­жи­тель­ный заряд, скон­цен­три­ро­ван­ный в одном месте.

По­ло­жи­тель­ный заряд, скон­цен­три­ро­ван­ный в цен­тре атома, Ре­зер­форд на­звал ядром и пред­ло­жил свою мо­дель стро­е­ния атома: в цен­тре атома на­хо­дит­ся по­ло­жи­тель­но за­ря­жен­ное ядро, во­круг ко­то­ро­го вра­ща­ют­ся от­ри­ца­тель­но за­ря­жен­ные элек­тро­ны (Рис.3). При этом ос­нов­ная масса атома со­сре­до­то­че­на в ядре, масса элек­тро­нов очень мала.

Сум­мар­ный заряд ядра и элек­тро­нов дол­жен быть равен нулю, т. к. атом в целом элек­тро­ней­тра­лен.

Мо­дель Ре­зер­фор­да на­по­ми­на­ет Сол­неч­ную си­сте­му, по­это­му ее на­зва­ли «пла­не­тар­ной».

Рис. 3. Пла­не­тар­ная мо­дель атома, пред­ло­жен­ная Ре­зер­фор­дом

III. Модель Бора (планетарная модель)

В 1913 Нильсом Бором была предложена модель строения атома, известная как «планетарная модель».  По Бору электроны вращаются по орбитам расположены на строго определенном удалении от атомного ядра, точно также как планеты Солнечной системы вращаются вокруг солнца (отсюда и название модели). Эти орбиты (сейчас всем известны как энергетические уровни)- стационарные и вне их электрон существовать не может. К сожалению, объяснить это утверждение Бору на тот момент не удалось. Кроме того, предложенная модель Бора противоречила законам физики:

В начале прошлого века на смену планетарной модели строения атома пришла волновая модель, которая разрешила возникшие противоречия и  на сегодняшний момент считается общепринятой.

Современное представление о строении атома было бы невозможно без открытия явления радиоактивности, элементарных частиц (электрона, протона и нейтрона). Решающий вклад в установлении строения атома внесли Дальтон, Дж.Дж. Томпсон (или Томсон), Э. Резерфорд, Н. Бор, Э. Шредингер, М. Планк, Люис, Паули.

История развития представлений о строении атома условно изображена на схеме ниже:

IV. Современное строение атома

Атом — электронейтрален, то есть количество положительно заряженных частиц в нем равно количеству отрицательно заряженных частиц.

Долгое время считалось, что протоны и нейтроны являются элементарными (то есть неделимыми) частицами. Но на сегодняшний момент признано, что они имеют сложное строение и состоят из кварков. Электрон же до сих пор считается элементарной частицей. Положительно и нейтрально заряженные частицы (протоны и нейтроны, соответственно) сосредоточены в ядре, чья масса составляет около 99,97% от массы атома. Радиус атома, как правило, составляет несколько ангстрем (10−10 м), радиус ядра в 10 000 раз меньше радиуса атома.

Ядро — самая тяжелая и самая маленькая часть атома.

Заряд ядра равен порядковому номеру химического элемента

Из курса физики вам известно, что вокруг положительного ядра находятся отрицательно заряженные частицы электроны — е^— . В электронейтральном атоме число электронов должно быть равно заряду ядра и, следовательно, порядковому номеру элемента. Масса электрона очень мала и принимается равной нулю, таким образом, масса атома сосредоточена в ядре, в котором расположены протоны – p⁺ и нейтроны – n⁰.

Например, определите состав атома бора?

Бор

N (порядковый номер) – 5

Ar(B) = 11

e^—=5

p⁺=5

n⁰= 11 – 5 = 6

Например:

1. Изотопы хлора
2. Изотопы природного водорода: Протий ₁¹ H, Дейтерий ₁²Н, Тритий ₁³Н
3. Модели изотопов водорода

Изотопы одного и того же химического элемента имеют разную массу, так как в ядрах содержится разное количество нейтронов.

Задача:

Какое количество электронов, протонов и нейтронов содержится в изотопах углерода 12 и 13?

Решение:

Дано: ₆¹²C и ₆¹³C

Для изотопа углерода 12:  

_Z→6^A→12C , порядковый номер N=6, массовое число  A=12

N=N(e¯)=N(p^+)=6 

N(n⁰) = A — Z = 12 — 6 = 6

Углерод-12 содержит 6 электронов, 6 протонов и 6 нейтронов

Для изотопа углерода 13:

_Z→6^A→13C, порядковый номер N=6, массовое число  A=13

N=N(e¯)=N(p^+)=6 

N(n⁰) = A — Z = 13 — 6 = 7

Углерод-13 содержит 6 электронов, 6 протонов и 7 нейтронов

V. Химический элемент

Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

В природе химические элементы существуют в виде смесей изотопов. Изотопный состав одного и того же химического элемента выражают в атомных долях (ω_ат.), которые указывают какую часть составляет число атомов данного изотопа от общего числа атомов всех изотопов данного элемента, принятого за единицу или 100%.

Например:

ω_ат (³⁵Сl) = 0,754 или 75,4%

ω_ат (³⁷Сl) = 0,246 или 24,6%

В таблице Менделеева приведены средние значения относительных атомных масс химических элементов с учётом их изотопного состава. Поэтому A_r , указанные в таблице являются дробными.

Ar _{средняя}=  ω_ат.(1) ∙ Ar₍₁₎  + … +  ω_ат.(n) ∙ Ar_(n)

Например:  

Ar^{_{средняя}} (Cl) = 0,754 ∙ 35 + 0,246 ∙ 37 = 35,453

VI. Задания для закрепления

Задание №1. Определите атомный состав изотопов хлора ³⁵Cl и ³⁷Сl. Почему изотопы хлора имеют разное массовое число?

Задание №2. Определите относительную атомную массу элемента кремния, если известно, что он состоит из трёх изотопов: ²⁸Si (атомная доля 92,3%), ²⁹Si (4,7%), ³⁰Si (3%).

ЦОРы

Видео: “Строение атома”

8 класс                       УРОК № 6                                      

Тема:   Состав атомных
ядер.

Цель:   рассмотреть физический смысл порядкового
номера элемента, научить обучающихся описывать состав атомных ядер, разъяснить
понятие изотопов, явление радиоактивности.

Задачи:

Обучающие:

1. Научить обучающихся определять состав
   атома (количество протонов, электронов и нейтронов) состав изотопов
   химических элементов;
2. сформировать понятие об нуклидах и
   изотопах;
3. сформировать понятие об изотопах водорода;
4. сформировать понятие об относительной
   атомной массе как средней массе природных изотопов элементов.

Развивающие:

—       
Отработать
навыки определения состава атома, состава ядра атома по периодической системе
химических элементов;

—       
развитие
навыков работы с опорным конспектом, таблицами и схемами.

—       
развивать
у учащихся навыки наблюдения, логического мышления, умения обобщать, делать выводы,
проводить самопроверку.

Воспитательные:

—       
Воспитывать
умение работать самостоятельно и в группе, в атмосфере поиска, прививать
чувство ответственности за выполненную работу.

Оборудование:

1.    Периодическая
система химических элементов Д.И. Менделеева, печатный дидактический материал.

Тип урока:
комбинированный.

I.            
Начало урока:

1.    Организационные
моменты (1 мин)

2.    Проверка
домашнего задания. (на наличие в тетради выполненного ДЗ) (2 мин)

3.    Актуализация опорных знаний (7 мин.):

Провести беседу по
изученному материалу на прошлом уроке:

1. В чем суть опыта Резерфорда? (Опыт
Резерфорда: В 1911 году английский физик Эрнест Резерфорд проводил
опыты с α –лучами. Он направил поток α –частиц на очень тонкую золотую фольгу,
за которой поместил экран. Было установлено, что большая часть α –частиц
проходила через фольгу, не изменяя своего направления движения, т.е. не
встречая на своем пути препятствий. Но небольшая доля α –частиц отклонялась от
прямолинейного пути на различные углы. Самым интересным оказалось то, что
приблизительно одна из 10000 α –частиц отскакивала от металлической фольги
обратно почти под углом 180°).

2. Из каких частиц состоит атом?
(Протонов, нейтронов и электронов)

3. Сформулируйте
основные положения планетарной модели строения
атома.

1.   
В центре атома находится положительно
заряженное ядро, занимающее незначительную часть пространства внутри атома
(рис. 1):

2.   
Весь положительный заряд и масса атома
сосредоточены в его ядре.

3.   
Ядро состоит из протонов и нейронов. Число
протонов равно порядковому номеру элемента, а сумма чисел протонов и нейронов
соответствует его массовому числу.

4.   
Вокруг ядра вращаются электроны. Их число равно
положительному заряду ядра.

5.   
Различные виды атомов называются нуклидами. Они
характеризуются массовым числом (А), зарядом ядра (Z),
числом нейронов (N). Причем A
= Z
+ N.
Нуклиды с одинаковым зарядом ядра, но разными массовым число и числом нейронов,
называются изотопами.

II. Основная
часть (работа по теме урока) (35 мин.)

1.    Сообщение темы
урока и постановка целей урока.

2.    Изучение нового
материала:

2.1 «Состав атомных ядер : электроны, нуклоны – протоны и
нейроны. Заряд ядра. Массовое число.»

Атомы
состоят из положительно заряженного ядра и электронов.

Ядро
атома состоит из протонов и нейронов. Протоны и нейроны объединяют одним
названием – нуклоны («нуклеос» по – гречески «ядро»).
Протоны представляют собой положительно заряженные частицы с условным зарядом
«+1», нейроны заряда не имеют.

Нуклон – это разновидность атомов с
определенным числом протонов и нейронов в ядре.

Каждый
нуклон характеризуют определенными числами.

Протонное число Z – указывает
число протонов в ядре атома данного нуклона. Нейтронное число N
– указывает число нейтронов в ядре данного нуклона. Массовое
число А – это сумма протонного и нейронного чисел :

Поскольку
масса каждого протона и нейтрона равна приблизительно 1 а.е.м., а электрона –
мизерна, то массовое число каждого атома приблизительно равняется его относительной
атомной массе.

В
химии используют специальные обозначения нуклонов: заряд ядра, т.е. протонное
число, пишут слева внизу от символа химического элемента, а массовое число –
слева вверху, например, для нуклона кислорода : .

В
соответствии с законом Г. Мозли (1913), заряд ядра численно равен порядковому
номеру элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева. Другими словами :

Задача 1. Сколько протонов,
нейронов и электронов содержится в нуклиде свинца – 210.

Решение:

Массовое
число данного нуклида свинца равняется 210. Поскольку свинец имеет порядковый
номер 82, то в атоме нуклида свинца-210 содержится 82 протона и 82 электрона.
Число нейтронов вычислим как разницу между массовым числом и числом протонов: N
= 210 – 82 = 128.

Ответ: 82 протона, 128 нейтронов, 82
электрона.

2.2 «Изотопы : стабильные и радиоактивные. Изотопы
водорода.»

Изотопами называются нуклиды,
которые имеют одинаковый заряд (протонное число) и разное нейтронное число.

Обычно
изотопы химических элементов не имеют собственных названий, единственным
исключением является водород. Его изотопы обозначают специальными символами и называют
по – разному:

·        
Обычный водород Н () –
протий, ядра его атомов состоят только из одного протона.

·        
Тяжелый водород D () –
дейтерий, в ядрах его атомов, кроме одного протона, содержится еще один
нейтрон.

·        
Сверхтяжелый водород Т () –
тритий, в ядрах его атомов, кроме одного протона, содержится еще два нейтрона.

В
природе каждый элемент существует в виде смеси нескольких изотопов, например:

·        
углерод имеет три изотопа (¹²С, ¹³С,
¹⁴С),

·        
азот имеет два изотопа (¹⁴N,
¹⁵N),

·        
кислород имеет три изотопа (¹⁶О, ¹⁷О,
¹⁸О).

В
тоже время некоторые химические элементы имеют лишь один природный изотоп,
например, фтор (¹⁹F), натрий (²³Na),
алюминий (²⁷Al), фосфор (³¹Р).

Все
изотопы разделяются на стабильные и нестабильные. Стабильные изотопы существуют
бесконечно долгое время. Преобладающее число атомов, которые нас окружают,
принадлежат к стабильным изотопам. Нестабильные изотопы подвергаются
радиоактивному распаду и образуют атомы других элементов. Например, изотоп
урана-238 способен испускать ядро атома гелия и при этом он превращается в атом
тория-234:

→

Химические
элементы, которые не имеют стабильных изотопов, называют радиоактивными. К их
числу входят все элементы, которые расположены в Периодической системе за
висмутом. Большинство радиоактивных элементов получены искусственно и в природе
не встречаются.

2.3 «Относительная атомная масса элемента как средняя масса
природных изотопов элементов»

Значение
относительных атомных масс элементов, приведенные в периодической таблице, не
являются целыми: Ar(C)
= 12,011, Ar(Cl) =
35,453, в то время как массовые числа всех нуклидов являются целыми числами.
Это связано с тем, что большинство элементов встречается в природе в виде
нескольких изотопов, и значение, приведенное в таблице, является средним,
рассчитанным с учетом процентного содержания каждого изотопа в земной коре.
Так, природный хлор приблизительно на 75% состоит из атомов ³⁵Сl
и на 25% с ³⁷Сl, поэтому его атомная масса
равняется 35,5:

Ar(Cl)
= (w(³⁵Cl)*A(³⁵Cl) + w(³⁷Cl)*A(³⁷Cl))/100
= 0,75*35 + 0,25*37 = 35,5.

2.4 «Понятие о радиоактивности»

Слушаем доклады обучающихся «Об открытии радиоактивности» и
«Научный путь Марии Складовской Кюри».

В 1895 г. В. Рентген обнаружил лучи, которые возникали при
пропускании тока высокого напряжения через стеклянный баллон с разреженным
воздухом. Эти лучи обладали способностью вызывать почернение фотопластинки в
светонепроницаемой упаковке. В 1896 г. А. Беккерель обнаружил, что соединения
урана и некоторые его природные руды (соли урана) самопроизвольно излучают
невидимые лучи, обладающие большой проникающей способностью и вызывающие
почернение фотопластинки. В 1898 г. Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри
установили, что излучать лучи могут не только уран и его соединения, но и
некоторые другие элементы: радий, торий, полоний. Явление самопроизвольного
излучения было названо радиоактивностью, а вещества, излучающие лучи,
радиоактивными. В дальнейшем было установлено, что эти излучения связаны с
процессом самопроизвольного распада ядер атомов этих веществ. Оказалось, что
радиоактивное излучение состоит из трех компонентов разной природы. В магнитном
поле эти излучения делятся на три пучка:

·        
лучи,
заряженные отрицательно, β-лучи – отклоняются в сторону севера;

·        
лучи,
заряженные положительно, α-лучи – отклоняются в сторону юга;

·        
лучи,
не имеющие электрического заряда (нейтральные), γ-лучи – не отклоняются.

Радиоактивность (по современным
взглядам) – это свойство ядер определенных элементов самопроизвольно (т.е. без
каких-либо внешних воздействий) превращаться в ядра других элементов с
испусканием особого рода излучений, которые называют радиоактивными
излучениями. Само явление называется радиоактивным распадом.

Радиоактивные превращения, в отличие от химических реакций,
происходят самопроизвольно и непрерывно, всегда сопровождаются выделением
энергии. На их скорость не оказывает никакого влияния ни изменение температуры
и давления, ни самый лучший химический катализатор, ни электрическое и
магнитное поля, ни агрегатное состояние вещества. Их нельзя ни ускорить, ни
замедлить.

Радиоактивность, наблюдающаяся в ядрах, существующих в
природных условиях, называют естественной радиоактивностью. Аналогичные
процессы, происходящие в искусственно полученных веществах, называют искусственной
радиоактивностью. Между – искусственной и естественной радиоактивностью
нет принципиального различия. Процесс радиоактивного превращения в обоих
случаях подчиняется одним и тем же законам (закон сохранения энергии,
электрических зарядов и др.). По закону сохранения количества нуклонов, число
нуклонов при любом радиоактивном распаде сохраняется, причем нуклоны одного
вида могут превращаться в нуклоны другого вида (нейтроны в протоны и наоборот).

Изотопы, обладающие радиоактивностью, называют
радиоактивными изотопами. Как уже отмечалось, ядра всех изотопов химических
элементов называют нуклидами (т.е. радионуклиды – это радиоактивные атомы с
данным массовым числом и атомным номером). Вещества, содержащие в своем составе
радионуклиды, называются радиоактивными веществами. Элементы, состоящие только
из радиоактивных изотопов, называются радиоактивными элементами.

3.    Закрепление
изученного материала :

1. Как определить количество электронов, протонов, нейтронов
и заряд ядра в атоме?

2. Определите количество электронов, протонов, нейтронов,
заряд ядра для атомов лития, углерода, фтора, магния, серы, титана, никеля,
цинка, олова.

III. Заключительная часть: (2
мин.)

1.    Домашнее
задание (Прочитать §52 стр. 181-184. Выучить конспект. Решить задачи №8 и 17 из
дидактического материала).

2.    Подведение
итогов. Выставление оценок.

Вопросы, упражнения и задачи

1.
Сформулируйте определения: элементарная частица, атом, ион, молекула, ядро,
протон, нейтрон, электрон.

2.
Перечислите элементарные частицы. Какими символами они обозначаются? Каковы
заряды элементарных частиц?

3.
Как определить количество электронов, протонов, нейтронов и заряд ядра в атоме?

4.
Определите количество электронов, протонов, нейтронов, заряд ядра для атомов
лития, углерода, фтора, магния, серы, титана, никеля, цинка, олова.

5.
Вставь пропущенные слова:

а)
в состав ядра входят … и … ;

б)
общее число протонов в ядре равно … ядра и … элемента;

в)
заряд протона равен … ;

г)
масса протона равна … ;

д)
общее число нейтронов в ядре равно … ;

е)
заряд нейтрона равен … ;

ж)
масса нейтрона равна … .

6.
Назовите элементы с зарядом ядра +2, +5, +19, +15. Охарактеризуйте их положение
в ПС.

7.
Назовите элементы с общим числом электронов 10, 14, 26, 34 и охарактеризуйте их
положение в ПС.

8.
Заполните пропуски в таблице:

9.
Определите заряд частицы, если она содержит: а) ядро с зарядом +26 и 26
электронов; б) ядро с зарядом +8 и 10 электронов; в) ядро с зарядом +11 и 10
электронов; г) ядро с зарядом + 6 и 6 электронов; д) ядро с зарядом +9 и 10
электронов; е) ядро с зарядом +12 и 10 электронов.

10.
Заполните таблицу

11.
Сколько протонов и электронов содержится в ионах S²⁻, Н⁺,
Аl3⁺, F⎺, Са²⁺?

12.
Сколько протонов и электронов содержится в ионах Н⎺,
Сl⎺, Na+, Ті⁴⁺, Mg²⁺?

13.
Приведите полное обозначение нуклида, который содержит: а) 18 электронов и 22
нейтронов; б) 30 электронов и 34 нейтронов; в) 25 электронов и 30 нейтронов.

14.
Приведите полное обозначение нуклида, содержащего: а) 21 нейтрон и 38 других
частиц; б) 44 нейтрона и 70 других частиц; в) 16 нейтронов и 30 других частиц.

15.
Нуклиды элементов X, Y и Z обозначаются так: ¹⁸Х, ³³Y, ⁴⁰Z.
Назовите элементы X, Y и Z. Какой состав ядра атома каждого из нуклидов?

16.
Определите относительную атомную массу бора, если известно, что молярная доля
изотопа ¹⁰В составляет 19,6%, а изотопа ¹¹В — 80,4%.

17.
Медь имеет два изотопа: ⁶³Сu и ⁶⁵Сu.
Молярные доли их в природной меди составляют 73 и 27% соответственно. Определите
среднюю относительную атомную массу меди.

18.
Определите относительную атомную массу элемента кремния, если он состоит из
трех изотопов: ²⁸Si (молярная доля 92,3%),
²⁹Si (4,7%) и ³⁰Si
(3,0%).

19.
Природный хлор содержит два изотопа ³⁵Сl
и ³⁷Сl. Относительная атомная масса
хлора равна 35,45. Определите моляр­ную долю каждого изотопа хлора.

20.
Относительная атомная масса неона равна 20,2. Неон состоит из двух изотопов: ²⁰Nе
и ²²Nе. Рассчитайте молярную долю каждого изотопа в природном неоне.

21.
Природный бром содержит два изотопа. Молярная доля изотопа ⁷⁹Вr
равна 55%. Какой еще изотоп входит в состав элемента брома, если его
относительная атомная масса равна 79,9?.