Строение ядра атома. Изотопы

1.

2.

Цели урока:
•познакомиться с историей открытия нейтрона;
•выяснить как устроено ядро атома;
•познакомиться с новым видом взаимодействия между
частицами, составляющими ядро атома – ядерными
силами.

3.

Подумай и ответь
Вопросы
1. Какой заряд имеют α-частица, β-частица?
A. α-частица - отрицательный,
β-частица - положительный.
B. α- и β-частицы - положительный.
C. α-частица - положительный,
β-частица - отрицательный.
2. По какому действию было открыто явление
радиоактивности?
A. по действию на фотопластинку.
B. по ионизирующему действию на воздух.
C. по следам в камере Вильсона.

4.

Подумай и ответь
Вопросы
3. В результате β-распада новый элемент занял
место в таблице Менделеева:
A. на две клетки правее.
B. на одну клетку левее.
C. на одну клетку правее.
4. Кто открыл явление радиоактивности?
A. Нильс Бор.
B. Беккерель.
C. Мария Склодовская-Кюри.

5.

Подумай и ответь
Вопросы
5. Какой прибор позволяет наблюдать следы
заряженных частиц в виде полосы из капель воды
в газе?
A. фотопластинка.
B. счётчик Гейгера-Мюллера.
C. камера Вильсона.
6. α - излучение это …..
A. поток электронов.
B. поток ядер атомов гелия.
C. излучение квантов энергии.

6.

Подумай и ответь
Вопросы
7. Какие частицы излучаются при указанном
процессе распада ZA X ZA 42Y ?
A. ядро гелия.
B. электрон.
C. протон и электрон.
8. Тот факт, что при радиоактивных превращениях из
атомов одних веществ образуются атомы других веществ,
является доказательством того, что радиоактивные
превращения претерпевают:
A. ядра атомов.
B. электронные оболочки.
C. кристаллы.

7.

Подумай и ответь
Вопросы
9. β-излучение это …..
A. поток электронов.
B. поток ядер атомов гелия.
C. излучение квантов энергии.
10.Какой прибор при прохождении через него ионизирующей частицы выдаёт сигнал в виде кратковременного импульса электрического тока?
A. фотопластинка.
B. счётчик Гейгера-Мюллера.
C. камера Вильсона.

8.

Подумай и ответь
Вопросы
11.В результате α - распада новый элемент занял
место в таблице Менделеева:
A. на одну клетку правее.
B. на одну клетку левее.
C. на две клетки левее.
12.Какие частицы или излучения имеют
наибольшую проникающую способность ?
A. α – частицы.
B. β - частицы.
C. гамма излучение.

9.

Подумай и ответь
Вопросы
13. Проактиний 231
91 Pa α – радиоактивен. Определите
какой элемент получится в результате этого
распада?
A.
B.
C.
229
89
227
89
As
As
235
92
U
239
92
14. В какой элемент превратится U после двух
β – распадов и одного α – распада?
239
A. 92U
235
B.
92 U
214
C. 84 Po

10.

17
8
О
Подумай и ответь
Вопросы
15.Определите неизвестный продукт Х ядерной
реакци 147 N 24He 11H X
A. 157 N
B. 198 О
C. 178 О
16. Определите неизвестный продукт Х ядерной
реакци 49 B 11H 24 He X
6
3
A. Li
4
B. 2 He
9
C. 4 Be

11.

Подумай и ответь
Вопросы
17.Определите неизвестный продукт Х ядерной
27
Al 01n 24 He X
реакци 13
A. 1124 Na
24
B. 12 Mg
20
C. 10 Ne
18. Определите неизвестный продукт Х ядерной
реакци 3065 Zn 01n X 24He
62
28
A. Ni
59
B. 27 Co
64
C. 29 Cu

12.

Подумай и реши
Задачи
19. Сколько по массе радиоактивного вещества останется
по истечении шести суток, если изначально его было
100 г? Период полураспада данного вещества равен
двум суткам?
A. 0,025 кг.
B. 0,05 кг.
C. 0,0125 кг.
20. Имелось некоторое количество радиоактивного изотопа
серебра. Количество радиоактивного изотопа
уменьшилось в 8 раз за 810 суток. Определите период
его полураспада.
A. 405 суток.
B. 70 суток.
C. 270 суток.

13.

Открытие нейтрона
Джеймсом Чедвиком в 1932 году
Дж. Чедвик наблюдал в камере Вильсона треки
ядер азота, испытавших столкновение с
бериллиевым излучением. По его оценке, энергия
γ-квантов должна была составлять 90 МэВ.
Наблюдение ядер отдачи аргона привели к цифре –
150 МэВ.
1) Предположение об излучении бериллием γ-квантов, т. е.
частиц, лишенных массы покоя, несостоятельно. Из
бериллия под действием α-частиц вылетают какие-то
достаточно тяжелые частицы, так как только при
столкновениях с тяжелыми частицами протоны или ядра
азота и аргона могли получить ту энергию, которая
наблюдалась.
2) Так как частицы обладали большой проникающей
способностью и непосредственно не ионизовали газ, то
они были электрически нейтральными.
Новая частица была названа нейтроном
Джеймс Чедвик
(1891-1974)

14. Открытие нейтрона

При бомбардировке бериллия α-частицами
обнаруживалось какое-то сильно
проникающее излучение, способное
преодолеть такую преграду, как свинцовая
пластина в 10-20 см толщиной.
Ирен Жолио-Кюри и Фредерик ЖолиоКюри предложили, что излучение
бериллия выбивает из парафиновой
пластины протоны.
Ирен
Жолио-Кюри
(1897-1956)
Фредерик
Жолио-Кюри
(1900-1958)
• Они с помощью камеры Вильсона
обнаружили эти протоны и по длине
пробега оценили их энергию.
• Если протоны ускорялись в
результате столкновения с γ-квантами,
то их энергия должна быть около 55
МэВ.

15. Строение атомного ядра

Советский физик Д. Д. Иваненко
и В. Гейзенберг предложили
протонно-нейтронную модель
ядра: ядра состоят из
элементарных частиц двух
сортов: протонов и нейтронов.
• Число протонов в ядре равняется числу
электронов в атомной оболочке, так как атом в
целом нейтрален.
Дмитрий
Дмитриевич
Иваненко
(1904-1994)
Вернер Карл
Гейзенберг
(1901-1976)
Протон и нейтрон – два зарядовых состояния
ядерной частицы, называемых нуклоном.

16.

протон
нейтрон
Масса покоя
mp > mэ в 1836 раз
mp ≈ 1836 mэ
mp= 1,6726·10-27 кг = 1,00728 а.е.м.
Масса покоя
mn > mэ в 1839 раз
mn ≈ 1839 mэ
mn= 1,6749·10-27кг = 1,00866 а.е.м.
Заряд положительный
gp= e = 1,60219*10-19 Кл
Заряд
gp=0
Характеристика
Обозначение
Определение
Зарядовое число
Z
Равно числу протонов в ядре, совпадает с
порядковым номером химического элемента в
Периодической системе элементов
Массовое число
A=Z+N
Равно числу нуклонов в ядре (числу протонов
Z и нейтронов N)
Заряд ядра
+Ze
Символическая запись
ядер
A
Z
X
Так как атом нейтрален, то заряд ядра
определяет и число электронов в атоме

17.

Z – зарядовое число ,
порядковый номер
(количество электронов или
протонов)
А – массовое число ядра
(общее количество
протонов и нейтроновнулонов)
N – число нейтронов
А=Z+N
Обозначение
химического
элемента
A
Z
X
А = 12
Z=6
N=6
+
+
+
+
+
+
ядро

18. Пример: Строение атома 7Li3

Число электронов в слое = 2n2
Порядковый
(атомный)
номер
элемента. Обозначают буквой Z – он
показывает число протонов (р) в ядре
атома. p
=Z=3
3
Li
7
литий
Электрон (е) – отрицательный заряд,
вращается вокруг положительного ядра.
Протон (р) – положительный заряд,
равен заряду электрона по модулю.
Нейтрон (n) – его заряд равен нулю.
Общий заряд атома равен нулю, так как
число электронов (е) равно числу
протонов (р).
-е
3p+4n
Ядро
+
-е
-е
Не забудь делать щелчки!
Смотреть модель строения атома Гелия
Округлённое массовое число. Показывает общее число частиц в ядре атома, то есть
число протонов + число нейтронов. Обозначают буквой А.
Чтобы найти число нейтронов в ядре (n), из этого числа нужно вычесть порядковый
номер Z элемента (число протонов): n
= A – Z = 7 – 3=4

19.

Химический
элемент
23
11Na
19
9
F
247 Cm
96
107
257
47Ag
101Md
Ядро
Число
протонов
11
9
96
47
101
Число
нейтронов
12
10
151
60
156
Число
электронов
11
9
96
47
101

20.

•Так как для ядер существенны квантовые законы поведения, то они не имеют четко
определенных границ.
• Можно говорить только о некотором среднем радиусе ядра.
• Этот радиус определяется экспериментально по рассеянию ядром падающих на
него частиц.
• С увеличением массового числа радиус ядра увеличивается:
R 1,2 A 10
3
13
см;
• Объем ядра пропорционален числу нуклонов.
• Плотность ядерного вещества постоянна и одинакова для всех ядер:
Mя
1014 г / см 3
4
R 3
3

21.

Богатырь с короткими руками
Протоны и нейтроны удерживаются в ядре особыми – ядерными силами.

22.

ИЗОТОПЫ
В 1911 г. Содди высказал предположение, что имея одинаковое строение электронных
оболочек, изотопы обладают практически одинаковыми химическими свойствами. Однако по
физическим свойствам изотопы могут весьма сильно различаться. Он предложил помещать
эти элементы в одну и ту же клетку периодической системы Д.И. Менделеева.
Таким образом изотопы – это разновидности данного химического элемента, различающиеся
массовым числом своих ядер.
Ядра изотопов одного элемента содержат одинаковое число протонов, но разное число
нейтронов, т.е. имеющие один и тот же Z при разных N. Существует около 300 устойчивых и
свыше 1000 неустойчивых (радиоактивных) изотопов всех известных химических элементов.
2
1
1
1
H
3
1
H
H
235
92
U
238
92
U

23. Применение искусственных радиоактивных элементов

Метод меченных атомов
• Применение их в
металлургии, геологии,
машиностроении,
сельском хозяйстве, в
пищевой
промышленности и др.
• Применение изотопов
при изучении питания
растений.

24. Применение естественных радиоактивных элементов

• Лечебное применение
радия
• Применение изотопов
в диагностике
• Определение возраста
Земли

25.

Выводы
На этом уроке мы узнали, что:
• нейтрон был открыт в 1932 году Чедвиком, это частица не имеющая заряда;
• Гейзенберг и Иваненко предложили протонно-нейтронную модель атомного
ядра, согласно которой атомные ядра состоят из нуклонов - протонов и
нейтронов;
• основным признаком принадлежности атома к тому или иному химическому
элементу является заряд ядра. Разновидности атомов одного элемента, в
которых одинаковое число протонов, но разное число нейтронов, называют
изотопами;
• между нуклонами в ядре действуют мощные ядерные силы, особенностью
которых является их короткодействующий характер;
Изучив материал урока «Строение атомного ядра. Ядерные силы», проверьте свои
знания, ответив на вопросы итогового тестирования.

26.

Подумай и ответь
Вопросы для
закрепления
1. Нейтрон это?
A. Нейтрон – это частица, которая не имеет заряда.
B. Нейтрон – это отрицательно заряженная частица.
C. Нейтрон – это квант электромагнитного излучения.
2. Массовое число это?
A. Массовое число – это атомная масса химического элемента.
B. Массовое число – это целая часть атомной массы
химического элемента.
C. Массовое число – это
дробная часть атомной массы
химического элемента.

27.

Подумай и ответь
Вопросы для
закрепления
3. Зарядовое число это?
A. Зарядовое число – это порядковый номер химического
элемента в таблице Менделеева.
B. Зарядовое число – это масса химического элемента.
C. Зарядовое число – это число протонов и электронов.
4. Как называются протоны и нейтроны вместе?
A. ионы.
B. нуклоны.
C. изотопы.

28.

Подумай и ответь
Вопросы для
закрепления
6
3
5. Сколько нуклонов содержат ядра лития Li ,
64
207
меди 29 Cu , серебра 108
,
свинца
82 Pb ?
47 Ag
A. литий - 6, медь – 64, серебро – 108, свинец – 207.
B. литий - 3, медь – 29, серебро – 47, свинец – 82.
C. литий - 16, медь – 34, серебро – 88, свинец – 107.
4
2
6. Определите нуклонный состав ядра He ?
A. 2 протона, 1 нейтрон.
B. 2 протона, 2 нейтрона.
C. 4 протона, 2 нейтрона.

29.

Подумай и ответь
7. Определите нуклонный состав ядра
Вопросы для
закрепления
16
8
O?
A. 8 протонов, 8 нейтронов.
B. 16 протонов, 16 нейтронов.
C. 8 протонов, 16 нейтронов.
8. Определите нуклонный состав ядра селена
A. 34 протона, 79 нейтронов.
B. 79 протонов, 34 нейтрона.
C. 34 протона, 45 нейтронов.
79
34
Se ?

30.

Подумай и ответь
Вопросы для
закрепления
9. Назовите химический элемент, в атомном ядре
которого содержатся нуклоны: 4p + 5n
A. азот 147 N
B. бериллий 49 Be
C. кислород 168О
10. Назовите химический элемент, в атомном ядре
которого содержатся нуклоны: 6p + 6n
14
азот 7
N
A.
23
B. натрий 11 Nа
C. углерод 126Mg
Проверь себя с помощью модели

31.

Подумай и ответь
Вопросы для
закрепления
11. Назовите химический элемент, в атомном ядре
которого содержатся нуклоны: 7p + 7n
A. азот 147 N
B. кремний 1428Si
C. кислород 168О
12. Назовите химический элемент, в атомном ядре
которого содержатся нуклоны: 11p + 12n
A. азот 147 N
23
B. натрий 11 Nа
24
C. магний 12 Mg
Проверь себя с помощью модели

32.

Домашнее задание: § 22.5 – 22.8, 22.22
с/р: подготовить сообщение об атомной энергетике

33.

Рефлексия
(отметьте свой вариант ответа в таблице)
заполнение концептуальной таблицы
Суждения
На уроке я:
1)
2)
3)
узнал что то новое для себя;
показал свои знания;
с интересом общался с учителем и
одноклассниками.
На уроке я чувствовал себя:
1)
2)
3)
свободно;
скованно;
уютно.
На уроке мне понравилось:
1)
2)
3)
коллективное решение познавательных задач
и вопросов;
наглядность;
другое (указать).
Да
Нет
Не знаю

34.

Литература:
«Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.Физика. 11 класс. Классический курс – М.:
Просвещение, 2007
Сборник задач по физике для 8-10 классов средней школы, Рымкевич А.П.,
-М., Просвещение
CD «Уроки физики Кирилла и Мефодия. 9, 11 класс» версия 2007 года