Презентация_по_физике_для_9_класса_на_тему_Радиоактивные_превращения

1. Радиоактивные превращения. Ядерные реакции

2.

3. Строение атома

4.

Обозначение ядер химических элементов
X химический символ элемента
- Массовое число
А
Z
Зарядовое
число
X
- Зарядовое число
- Номер химического элемента
- Заряд ядра в элементарных
электрических зарядах
Массовое
число
226
88
Ra

5. Определите состав ядра:

0
Определите состав ядра:
24
23
107
Po, 1 2 Mg, 1 1Na, 4 7 Ag,

6.

Как называются данные химические
элементы, чем они отличаются друг от
друга?
10
5
В
В
11
5

7.

Обозначение частиц
0
1
e электрон
1
1
р протон
1
0
n нейтрон

8.

Открытие радиоактивных превращений
атомных ядер
Радиоактивность - способность
ядер самопроизвольно
распадаться, испуская частицы
Фредерик Содди
1877 - 1956
Э. Резерфорд вместе с английским
радиохимиком Ф. Содди в 1903 г.
обнаружили, что радий
превращается в радон в результате
альфа-распада и доказали, что
Эрнест Резерфорд радиоактивность
сопровождается самопроизвольным
1871–1937
превращением одного химического
элемента в другой.
Причем в результате радиоактивного излучения изменения
претерпевают ядра атомов химических элементов.

9.

Альфа-распад
4
2
He
альфа-частица
(ядро атома гелия)
- характерен для радиоактивных элементов с
порядковым номером больше 83
- обязательно выполняется закон сохранения массового и
зарядового числа.
- часто сопровождается гамма-излучением.

10.

Правила смещения
Альфа – распад: зарядовое число (порядковый номер)
элемента уменьшается на две единицы, а массовое
число – на четыре единицы
А
Z
X
239
94
А 4
Z 2
Y He
4
2
А
Z
X исходный
радиоактив ный элемент
Pu U He
235
92
4
2
Y химический элемент,
А- 4
Z -2
получивший ся в результате
- распада

11.

Правило смещения
При альфа – распаде химического элемента образуется другой элемент,
который расположен в таблице Д. И. Менделеева на две клетки ближе к
ее началу, чем исходный.
Начало
таблицы
A
Z
X
А
Z
А 4
Z 2
Y
A 4
Z 2
Y Не
4
2
214
84
Х
Конец
таблицы
Po Pb He
210
82
4
2

12.

Бета-распад
0
1
e
бета-частица
(электрон)
- часто сопровождается гамма-излучением.
- может сопровождаться образованием антинейтрино
( легких электрически нейтральных частиц, обладающих
большой проникающей способностью).
- обязательно должен выполняться закон сохранения
массового и зарядового числа.

13.

Правила смещения
Бета – распад: зарядовое число (порядковый номер)
элемента увеличивается на одну единицу, а массовое
число не меняется
А
Z
40
19
X Y e
А
Z 1
0
1
К Са e
40
20
0
1
А
Z
X исходный
радиоактив ный элемент
Y химический элемент,
А
Z 1
получивший ся в результате
- распада

14. Правило смещения

При бета – распаде одного химического элемента образуется другой
элемент, который расположен в таблице Д. И. Менделеева в следующей
клетке за исходным (т.е. на одну клетку ближе к концу таблицы).
Начало
таблицы
A
z
А
Z
Х
X Y e
A
z 1
0
1
А
Z 1
Y
239
93
Конец
таблицы
Np Pu e
239
94
0
1

15.

Задача 1
Пользуясь законами сохранения массового числа и заряда,
определить массовое число и зарядовое число химического
элемента, образующегося после радиоактивного распада.
Pa ? He
231
91
4
2
Pa Ac He
231
91
227
89
4
2
Ответ : А 227, Z 89, актиний - 227

16.

Задача 2
В результате какого радиоактивного распада натрий-22
превращается в магний – 22?
22
11
Na Mg ?
22
12
22
11
Na Mg е
22
12
Ответ : бета распад
0
1

17. Какие заряд Z и массовое число А будет иметь ядро элемента, получившегося из ядра изотопа полония - 215 после одного α -

Задача 3
Какие заряд Z и массовое число А будет иметь ядро
элемента, получившегося из ядра изотопа полония - 215
после одного α - распада и одного β - распада?
215
84
Po Pb He
211
82
4
2
Pb Вi e
211
82
211
83
0
1
Ответ : Z 83, А 211, висмут - 211

18.

19.

ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ - превращения
атомных ядер при взаимодействии с
другими ядрами, элементарными
частицами или квантами.
Ядерные реакции осуществляют под
действием налетающих, или
бомбардирующих, частиц, которыми
облучают более тяжелые ядра. Первая
ядерная реакция была осуществлена
Э. Резерфордом, в 1919 г.

20. Ядерные реакции

При ядерных реакциях выполняется несколько законов
сохранения:
импульса,
энергии,
момента импульса,
заряда
числа нуклонов – протонов и нейтронов.
Выполняется также ряд других законов сохранения,
специфических для ядерной физики и физики элементарных
частиц.

21.

Ядерные реакции
Первая ядерная реакция была осуществлена
Э. Резерфордом в 1919 году в опытах по
обнаружению протонов в продуктах распада
ядер.
Резерфорд бомбардировал атомы азота α-частицами. При
соударении частиц происходила ядерная реакция, протекавшая
по следующей схеме:
14
7
N 24He 178 O 11H

22.

Ядерные реакции
Для практического использования наиболее интересными
являются реакции, протекающие при взаимодействии ядер с
нейтронами.
Так как нейтроны лишены заряда, они беспрепятственно могут
проникать в атомные ядра и вызывать их превращения.
Выдающийся итальянский физик Э. Ферми первым начал
изучать реакции, вызываемые нейтронами.
Он обнаружил, что ядерные превращения вызываются не
только быстрыми, но и медленными нейтронами:
27
13
Al n Na He
1
0
24
11
4
2

23. Энергетический выход ядерной реакции

Ядерные реакции сопровождаются энергетическими
превращениями.
Энергетическим выходом ядерной реакции называется
величина, равная разности энергий покоя ядер и частиц до и
после реакции (разность кинетический энергий).
Q ( M A M B M C M D )c
где MA и MB – массы исходных продуктов,
MC и MD – массы конечных продуктов реакции.
2

24. КАК РЕШИТЬ ЗАДАЧУ ?

Ядерные реакции могут проходить с поглощением
или выделением энергии. Как определить,
выделяется или поглощается энергия при
ядерной реакции, если дано уравнение ядерной
реакции?

25.

Чтобы выяснить этот вопрос, необходимо определить знак
дефекта масс.
Расчетная формула:
Если в результате расчета получим положительное значение
дефекта масс, энергия выделяется.
Если в результате расчета получим отрицательное значение
дефекта масс,
энергия поглощается.
Справочные данные берем из таблиц.

26.

1 а. е. м. 1,66054 10 27 кг
Масса электрона 0,000548 а. е. м.
Масса протона 1,00728 а. е. м.

27.

Для того чтобы ядерная реакция имела
положительный энергетический выход, удельная
энергия связи нуклонов в ядрах исходных продуктов
должна быть меньше удельной энергии связи
нуклонов в ядрах конечных продуктов. Это означает,
что величина Δm должна быть положительной.

28.

КАК РЕШИТЬ ЗАДАЧУ ?
Q ( M A M B M C M D )c 2 Mc 2
M (13,999234 4,001504) (16,994746 1,007282) 18,000738
002028
M (
M18
,M
) (M
M ) 0,00129
A
B
C
D
M (14,00307 4,00260) (15,99491 1,00783) 18,00567 17,00274 1,00293
Т. к. Δm <0 энергия поглощается

29. КАК РЕШИТЬ ЗАДАЧУ ?

Рассчитать энергетический выход реакции
Q ( M A M B M C M D )c 2
1 а. е. м. = 1,66·10-27 кг
1Мэв = 1,6 ·10-13 Дж
Q=931 МэВ переводной коэффициент для расчета энергии в МэВ
M (13,999234 4,001504) (16,994746 1,007282) 18,000738 18,002028 0,00129
Q=-0,00129· 931 МэВ =-1,2 МэВ
Данная реакция идет с
поглощением 1,2 МэВ
энергии

30. Энергия связи ядра

Энергия связи ядра Eсв - это минимальная энергия,
необходимая, чтобы развалить ядро на отдельные,
составляющие его нуклоны.
Есв ( Z m p ( A Z ) mn m я ) с М с
2
где Z - число протонов, ( A - Z) - число нейтронов,
mp - масса протона, mn - масса нейтрона, mя - масса
ядра с массовым числом А и зарядом Z.
Величина ΔМ называется дефектом масс.
Удельная энергия связи ядра ε - это энергия связи,
приходящаяся на один нуклон.
Есв
А
2

31. Энергия связи ядра

32. Спасибо за внимание!