Радиоактивность. Закон радиоактивного распада

Тема урока: Радиоактивность. Закон радиоактивного распада 📚

Цели урока 🎯

• Узнать, что такое радиоактивность и какие бывают виды излучения ☢️

• Освоить правила смещения при альфа- и бета-распаде 🔀

• Научиться применять закон радиоактивного распада 🔢

Основная часть урока 📝

1. Что такое радиоактивность? 🤔

Радиоактивность — это самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в другие ядра с испусканием частиц. Явление открыл Анри Беккерель в 1896 году, изучая соли урана, а Мария и Пьер Кюри нашли новые радиоактивные элементы — полоний и радий. Заставить ядро распадаться или остановить распад нельзя: это внутреннее свойство ядра.

2. Три вида излучения ☢️

• Альфа-излучение — поток ядер гелия (2 протона + 2 нейтрона). Задерживается даже листом бумаги.

• Бета-излучение — поток быстрых электронов. Останавливается несколькими миллиметрами алюминия.

• Гамма-излучение — электромагнитные волны сверхвысокой частоты. Самое проникающее, ослабляется толстым слоем свинца или бетона.

3. Правила смещения 🔀

При альфа-распаде ядро теряет 2 протона и 2 нейтрона: заряд Z уменьшается на 2, массовое число A — на 4, элемент сдвигается на две клетки к началу таблицы Менделеева. При бета-распаде нейтрон в ядре превращается в протон и электрон: Z увеличивается на 1, A не меняется. ✨ Важно: в любой ядерной реакции сохраняются суммарный заряд и суммарное массовое число.

4. Закон радиоактивного распада ⏳

Число нераспавшихся ядер убывает по закону: N = N₀ · 2^−t/T, где N₀ — начальное число ядер, N — число ядер через время t, T — период полураспада, то есть время, за которое распадается половина ядер. Время t и период T подставляют в одинаковых единицах — тогда показатель степени безразмерный.

5. Разбор задач 🛠

Задача 1. Период полураспада йода-131 равен 8 суткам. Было N₀ = 8 · 10²⁰ ядер. Сколько останется через 24 суток?

1. Считаем число периодов: t/T = 24/8 = 3.

2. N = N₀/2³ = 8 · 10²⁰/8 = 1 · 10²⁰ ядер.

3. Проверка по шагам: 8 → 4 → 2 → 1 (·10²⁰) — три деления пополам. Ответ: 10²⁰ ядер, а распалось 7 · 10²⁰.

Задача 2. Радий-226 (Z = 88) испытывает альфа-распад. Какое ядро получится?

1. Заряд нового ядра: Z = 88 − 2 = 86 — это радон.

2. Массовое число: A = 226 − 4 = 222.

3. Проверка сохранения: заряд 88 = 86 + 2, масса 226 = 222 + 4. Ответ: радон-222 и альфа-частица.

Задача 3. В древнем угле осталось 25% углерода-14 (T = 5730 лет). Каков возраст находки?

1. 25% — это 1/4, то есть N/N₀ = 1/2², значит прошло два периода полураспада.

2. t = 2·T = 2 · 5730 = 11 460 лет.

3. Ответ: находке около 11,5 тысяч лет. Так работает радиоуглеродная датировка.

Типичные ошибки ⚠️

• ❌ Подставляют t в сутках, а T в часах → ✅ время и период — строго в одинаковых единицах.

• ❌ Думают, что за два периода распадается всё → ✅ каждый период уходит половина от оставшегося: после двух периодов остаётся четверть.

• ❌ Путают оставшиеся и распавшиеся ядра → ✅ распалось N₀ − N, внимательно читай вопрос.

• ❌ При альфа-распаде меняют только A → ✅ уменьшаются обе величины: A на 4, Z на 2.

Мини-конспект 📋

• Радиоактивность — самопроизвольное превращение ядер.

• Альфа — ядра гелия, бета — электроны, гамма — электромагнитные волны.

• Альфа-распад: Z − 2, A − 4. Бета-распад: Z + 1, A без изменений.

• Закон распада: N = N₀ · 2^−t/T.

• T — период полураспада: время распада половины ядер.

• Заряд и массовое число в реакциях сохраняются.

Зачем это нужно? 🚀

• Радиоуглеродный метод датирует мумии, свитки и древние кострища 🏺

• Йод-131 и другие изотопы лечат заболевания щитовидной железы ⚕️

• Дозиметры на АЭС и в рентген-кабинетах следят за безопасностью 🛡