Радиоактивность. Модели атомов

Тема урока: Радиоактивность. Модели атомов 📚

Цели урока 🎯

• Узнать, как открыли радиоактивность и какие бывают виды излучения 🧪

• Понять опыт Резерфорда и планетарную модель атома 🪐

• Научиться записывать уравнения α- и β-распада 🔢

Основная часть урока 📝

1. Как открыли радиоактивность? 🤔

В 1896 году Анри Беккерель заметил: соль урана засвечивает фотопластинку даже в полной темноте — уран сам испускает невидимое излучение. Позже Мария и Пьер Кюри открыли новые радиоактивные элементы: полоний и радий.

✨ Важно: радиоактивность — самопроизвольное превращение ядер одних элементов в ядра других с испусканием излучения. На него не влияют ни нагрев, ни давление, ни химические реакции.

2. Три вида излучения 🔍

В магнитном поле пучок радиоактивного излучения делится на три части:

• α-частицы — ядра гелия ⁴₂He; их останавливает даже лист бумаги 📄

• β-частицы — быстрые электроны; проходят несколько миллиметров алюминия ⚡

• γ-излучение — электромагнитные волны без заряда; проникающая способность самая высокая 🌊

3. Опыт Резерфорда и планетарная модель 🪐

Томсон представлял атом «шаром» из положительного заряда, в котором «плавают» электроны. В 1911 году Эрнест Резерфорд проверил эту модель, обстреливая тонкую золотую фольгу α-частицами:

1. почти все частицы пролетели фольгу насквозь, будто перед ними пустота;

2. единичные отклонились на большие углы и даже отлетели назад.

Вывод: весь положительный заряд и почти вся масса собраны в крошечном ядре размером порядка 10⁻¹⁴ м, а сам атом (около 10⁻¹⁰ м) практически пуст. Электроны движутся вокруг ядра — это планетарная модель атома.

4. Уравнения распада: правила смещения 🛠

В ядерных реакциях сохраняются массовое число A (число частиц в ядре) и заряд Z (число протонов): суммы A и суммы Z слева и справа равны.

Задача 1. Ядро радия ²²⁶₈₈Ra испытало α-распад. Какое ядро образовалось?

1. Записываем: ²²⁶₈₈Ra → ⁴₂He + X.

2. A = 226 − 4 = 222; Z = 88 − 2 = 86. Элемент с Z = 86 — радон.

3. Ответ: ²²²₈₆Rn. Проверка: 226 = 4 + 222, 88 = 2 + 86 ✅

Задача 2. Ядро тория ²³⁴₉₀Th испытало β-распад. Найди новое ядро.

1. β-частица — электрон ⁰₋₁e: массовое число 0, заряд −1.

2. A = 234 − 0 = 234; Z = 90 − (−1) = 91. Элемент с Z = 91 — протактиний.

3. Ответ: ²³⁴₉₀Th → ⁰₋₁e + ²³⁴₉₁Pa. Проверка: 234 = 0 + 234, 90 = −1 + 91 ✅

Задача 3. Запиши α-распад урана ²³⁸₉₂U.

1. A = 238 − 4 = 234; Z = 92 − 2 = 90 — это торий: ²³⁸₉₂U → ⁴₂He + ²³⁴₉₀Th.

2. Проверка: 238 = 4 + 234, 92 = 2 + 90 ✅ Получилось ядро из задачи 2 — в природе распады идут цепочками.

Типичные ошибки ⚠️

• ❌ Думать, что при β-распаде A уменьшается → ✅ массовое число не меняется, заряд Z растёт на 1.

• ❌ Путать α-частицу с протоном → ✅ α-частица — ядро гелия: 2 протона и 2 нейтрона.

• ❌ Записывать электрон как ¹₋₁e → ✅ у электрона массовое число 0: ⁰₋₁e.

• ❌ Не проверять суммы A и Z → ✅ обе суммы слева и справа обязаны совпадать.

Мини-конспект 📋

• Радиоактивность — самопроизвольное превращение ядер с испусканием излучения.

• α — ядра гелия ⁴₂He, β — электроны ⁰₋₁e, γ — электромагнитные волны.

• Опыт Резерфорда: у атома есть крошечное массивное ядро.

• α-распад: A − 4, Z − 2; β-распад: A не меняется, Z + 1.

• В реакциях сохраняются суммы массовых чисел и зарядов.

Зачем это нужно? 🚀

• Радиоизотопы в медицине: лучевая терапия и точная диагностика 🏥

• По распаду углерода-14 археологи определяют возраст находок 🗿

• Без модели атома не было бы ни современной химии, ни электроники 💡