Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада

1.

ЕСТЕСТВЕННАЯ
РАДИОАКТИВНОСТЬ

2. Радиоактивность (от лат. radio – излучаю)

Понятие радиоактивности
Радиоактивность
(от лат. radio – излучаю)
явление самопроизвольного превращения одних
ядер в другие с испусканием различных частиц

3. Протон

p
Протон
p
В 1919 году Резерфорд впервые осуществил ядерные
превращения, с помощью которого экспериментально
доказал, что в состав атомного ядра входят протоны (1p1).
Он бомбардировал a-частицами высокой энергии ядра
азота 7N14.
14 + He4=> O17+ p1
N
7
2
8
1
Протон - элементарная частица, имеющая следующие
характеристики:
заряд протона q =1.6·10-19 Кл
масса протона mp =1а.е.м.=1.6724·10-27 кг

4. Нейтрон.

n
Нейтрон.
n
Обнаружил нейтроны в 1932 г. Чедвик, осуществив
реакцию взаимодействия a-частиц с ядрами бериллия:
9 + He4 => C12 + n1
Be
4
2
6
0
Здесь 6C12 - изотоп углерода, 0n1-нейтрон.
Нейтрон является элементарной частицей со
следующими характеристиками:
заряд нейтрона q = 0 (нейтральная частица)
масса нейтрона mn= 1.6748·10-27 кг

5.

В 1932 г. Д.Д. Иваненко и В. Гейзенберг предложили
протонно-нейтронную модель атомного ядра
Ядро
Нуклоны
Протоны
Нейтроны
5

6. ̵ Ядерные силы короткодействующие (радиус действия 10-15 м) ̵ Ядерные силы  сил электрического взаимодействия зарядов ̵

Силы, связывающие нуклоны в ядре, называются
ядерными.
̵ Ядерные силы короткодействующие (радиус действия 10-15 м)
̵ Ядерные силы сил электрического взаимодействия зарядов
̵ Ядерные силы действуют между нуклонами независимо от их
заряда (протон-протон, нейтрон-протон, нейтрон-нейтрон)

7. Радиоактивность и радиация

Радиоактивность -
неустойчивость ядер
некоторых атомов,
проявляющаяся в их
способности к
самопроизвольным
превращениям (распаду),
сопровождающимся
испусканием
ионизирующего
излучения или
радиацией.
Радиация
(ионизирующее
излучение) - это частицы
и гамма-кванты, энергия
которых достаточно
велика, чтобы при
воздействии на вещество
создавать ионы разных
знаков.
Радиацию нельзя
вызвать с помощью
химических реакций!

8. История вопроса

1896 г. - французский физик А. Беккерель, изучая явления
люминесценции солей урана, установил, что урановая соль
испускает лучи неизвестного типа, которые проходят через бумагу,
дерево, тонкие металлические пластины, ионизирует воздух.
1898 г. - Мария Склодовская – Кюри, исследуя урановые руды,
обнаружила новые химические элементы: полоний, радий.
1898 г. - Э. Резерфорд выделил 2 вида лучей: альфа-лучи и беталучи.
1900 г. - П. Виллард открыл гамма-лучи.
1902 г. - Э. Резерфорд и Ф. Содди доказали, что в результате
радиоактивного распада происходит превращение атомов одного
химического элемента в атомы другого химического элемента,
сопровождаемое испусканием различных частиц.

9.

Естественная радиоактивность - радиоактивность,
наблюдаемая у неустойчивых изотопов, существующих в
природе. У больших ядер нестабильность возникает
вследствие конкуренции между притяжением нуклонов
ядерными силами и кулоновским отталкиванием
протонов.
Искусственная радиоактивность - радиоактивность
изотопов, полученных искусственно при ядерных
реакциях.
Не существует стабильных ядер с зарядовым числом
Z > 83 и массовым числом A > 209.

10. Типы радиоактивного распада

1.
2.
3.
Альфа - распад
Бета - распад
Гамма - излучение

11. Альфа-распад

Превращение атомных ядер, сопровождаемое
испусканием альфа-частиц.
А X→A-4
4
Z
Z-2Y+ 2He+hν
где
A-4
Z-2Y - символ дочернего ядра,
4 He - ядро атома гелия,
2
hν - квант энергии, испускаемой ядром.

12. Бета-распад

Превращение атомных ядер, сопровождаемое выбросом
потока электронов, рождающихся в результате
превращения нейтронов в протоны.
А X→A
0
0
Z
Z+1Y+ -1е+ 0ν
где
0 е - испускаемые электроны
-1
0 ν - испускаемая элементарная частица (антинейтрино).
0

13. Гамма-излучение

Электромагнитное излучение, возникающее
при переходе ядра из возбуждённого в более
низкие энергетические состояния.
Возникает при ядерных превращениях
и имеет высокую энергию!

14. Проникающая способность лучей.

Альфа-лучи –
лист бумаги, несколько
см слоя воздуха.
Бета-лучи –
алюминиевая пластина
толщиной в несколько
мм.
Гамма-лучи –
алюминиевая пластина
толщиной в десятки см.

15. Период полураспада

Это время, за которое распадается половина
первоначального количества ядер, или время, по
прошествии которого остается нераспавшейся
половина первоначального числа ядер:
Уран – 4,5 млрд. лет
Радий – 1590 лет
Радон – 3825 сут
Изотоп кислорода -15 – 112,24 с

16. Применение

Явление радиоактивного
распада широко используется
в изотопной хронологии, т.е.
для определения возраста
горных пород, минералов и
следов древних культур.
В 1960 г. за разработку
радиоуглеродного метода
геохронологии американский
физик Ф. Либби был удостоен
Нобелевской премии.