1. Строение атома. Планетарная модель атома. Изотопы.
Атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающего его облака
отрицательно заряженных электронов. В состав ядра входят протоны, –
положительно заряженные частицы, и нейтроны – частицы не имеющие заряда.
Общее их название – нуклоны. В любом атоме число протонов в ядре равно
числу орбитальных электронов, и атом в целом электронейтрален.
Взаиморасположение ядра и электронов, соотношение их масс и размеров
удобно рассматривать исходя из предложенной Э. Резерфордом и Н. Бором
«планетарной модели атома», основанной на некоторой аналогии в строении
Солнечной системы и атома, т. е. микро- и макромира. Уточнение Н. Бора
касается того, что электроны могут находиться в атоме только на
определенных стационарных орбитах, а переход электрона с одной орбиты на
другую сопровождается испусканием энергии (в строго определенных
пропорциях – квантах).
Разновидности атомов одного химического элемента, имеющие одинаковое
число протонов, но разное число нейтронов, называют изотопами. Другими
словами, изотопы – это атомы, имеющие одинаковый атомный номер (и,
следовательно, заряд ядра), но разное массовое число. Число известных
атомов у каждого элемента сильно варьируется. Оно меняется от трех у
водорода до 27 – у полония. Химические свойства всех изотопов одного
элемента практически одинаковы.
Изотопы принято обозначать в виде: MzX, где Х – символ химического
элемента, М – массовое число, а Z – атомный номер элемента или заряд
ядра. Поскольку кажды химический элемент имеет свой постоянный атомный
номер, то его обычно опускают и ограничиваются написанием только
массового числа, например, 3Н, 14С, 137Сs и т. д.
Изотопы бывают стабильными, если их ядра устойчивы и не распадаются, и
радиоактивными, если их ядра неустойчивы и подвергаются изменениям,
приводящим в конечном итоге к увеличению стабильности ядра.
Неустойчивые атомные ядра, способные самопроизвольно распадаться,
называются радионуклидами.
В результате радиоактивного распада может образоваться как стабильный,
так и радиоактивный изотоп, в свою очередь самопроизвольно
распадающийся. Такие цепочки радиоактивных элементов, связанные серией
ядерных превращений, называются радиоактивными семействами.
По происхождению радионуклиды разделяют на естественные и искусственные
(или техногенные), появившиеся на Земле в результате деятельности
человека.
2. Строение атомного ядра. Зарядовое и массовое числа.
Атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающего его облака
отрицательно заряженных электронов. В состав ядра входят протоны, –
положительно заряженные частицы, и нейтроны – частицы не имеющие заряда.
Общее их название – нуклоны. Сумма числа протонов и нейтронов в ядре
составляет массовое число (М).
Число протонов в ядре равно атомному номеру элемента (Z) и определяет
заряд ядра и положение элемента в Периодической системе Д. И.
Менделеева. В любом атоме число протонов в ядре равно числу орбитальных
электронов, и атом в целом электронейтрален.
6. Понятие периода полураспада. Кривая распада.
Период полураспада – время, в течении которого распадается половина
исходного количества радиоактивных атомов (Т1/2). Так как эта величина
константа, в следующий интервал времени, равный тому же значению Т1/2,
распадается половина от оставшейся половины атомов, в итоге остается 1/4
часть, затем 1/8, 1/16 и т.д. – соответственно для отрезков времени,
кратных 3, 4, 5 и т.д. значениям Т1/2. Нетрудно убедиться, что
1000-кратное ослабление излучения произойдет по истечении времени,
равного 10 периодам полураспада. В общей форме записать, что по
прошествии n периодов полураспада кратность ослабления составит 2n.
Интегральная форма закона радиоактивного распада имеет вид:
Nt = N0·e-?t + N0·e-0,693t/Т1/2.
Такая зависимость называется экспоненциальной, график ее изображен ниже
(кривая распада).
3. Сравнительная характеристика ?-, ?-, ?-излучений.
Потоки частиц, испускаемые атомом в результате внутриядерных
превращений, называют радиоактивными излучениями, или радиацией.
? – излучение – это поток ?-частиц,обладающих массой 4 а. е. и зарядом
+2 и представляющих собой ядра атомов гелия (два протона +два нейтрона).
Возникает в результате ?-распада, который характер для радиоактивных
изотопов с большими атомными номерами. Схема:
.
? – излучение – представляет собой поток электронов или позитронов.
Возникает в результате ?-распада ядра атома. Если в ядре есть избыток
нейтронов, то один из них распадается с образованием протона, который
остается в ядре, электрона, который испускается в виде ?-излучения, и
антинейтрино, не имеющего массы покоя и заряда, но уносящего из ядра
часть энергии. Антинейтрино очень трудно обнаружить, так как оно
практически не взаимодействует с веществом.
Позитрон – античастица электрона – образуется при распаде ядра с
избытком протонов. Такой тип ? +-распада встречается гораздо реже, чем
?–-распад
. Масса покоя 0,00055 а. е. м. Заряд –1.
. Масса покоя 0,00055 а. е. м. Заряд +1.
?-излучение – представляет собой поток фотонов или квантов
электромагнитного излучения. Фотоны могут существовать только в
движении. Их масса покоя равна нулю, но это не значит, что они вообще не
имеют массы. Массу движущего фотона можно рассчитать исходя из его
кинетической энергии Е=mc2. Так при энергии излучения в 1 МэВ масса
фотона составляет 0,001 а. е. м. Фотон носитель электромагнитного
излучения – является в одинаковой мере и квантом энергии, проявляющим
волновые свойства, и частицей.
При наличии в ядре избытка энергии, например, после ?- или ?-распада,
переход ядра из возбужденного состояния в стабильное может происходить
путем гамма-изомерного перехода, т. е. с испусканием гамма-квантов. При
этом атомный номер элемента и массовое число изотопа остаются прежними,
меняется только энергетическое состояние ядра.
?-, ?-, ?-излучения, имеющие разную природу, имеют разную проникающую
способность. Чем выше удельная ионизация, тем быстрее частица теряет
свою энергию, тем меньше ее проникающая способность и максимальный
пробег. Проникающая способность излучений изменяется в ряду ?
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
