Строение атома

Задачи урока:
Вспомнить основные понятия по физике атомного ядра.
Закрепить основные законы по ядерной физике.
Повторить основные формулы по ядерной физике.

Радиоактивность
Это способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению.
1896 г – Анри Беккерель -
Открытие радиоактивности.

Изучение природы радиоактивного излучения
1899 г - Эрнест Резерфорд
(опыты по изучению состава
излучения) (с. 227, рис. 167)

Состав радиоактивного излучения.

При радиоактивных распадах происходят превращения одних ядер в другие с испусканием частиц (ядерные превращения)!!!

α - распад.
При α-распаде ядро теряет положительный заряд 2e и масса его убывает на 4 атомные единицы массы. В результате элемент смещается на 2 клетки к началу периодической системы:
A X Z → A-4 Y Z-2 + 4 He 2

β - распад.
После β-распада элемент смещается на одну клетку ближе к концу периодической системы:
z XA → z+1 Y A + -1 e0

Опыты Резерфорда (1911 г.)
Цель опытов: исследование состава и строения атомов.
В ходе опытов
применялся
метод
сцинтилляций.

Выводы из экспериментов:
В центре атома находится положительно заряженное ядро, размеры которого в 10000 - 100000 раз меньше размеров атома (10-14 – 10-15 м);
Вокруг ядра движутся электроны, масса которых значительно меньше массы ядра;
Атом электрически нейтрален, т.к. заряд ядра равен модулю суммарного заряда электронов.

Из чего состоит ядро?

Состав ядра:
A = Z +N
A - число нуклонов в ядре(массовое число)
Z – число протонов в ядре (зарядовое число)
N – число нейтронов в ядре.

Почему ядро не распадается на отдельные нуклоны?

Протоны и нейтроны удерживаются внутри ядра в результате сильного взаимодействия между ними.
Притяжение между протоном и нейтроном объясняется их постоянным обменом друг с другом виртуальной (экспериментально ненаблюдаемой) частицей π - мезоном.

Ядерные силы
Это силы взаимного притяжения между нуклонами внутри ядра.
Свойства ядерных сил:
Короткодействие (r = 10 -15 м)
Обменный характер взаимодействия
Зарядовая независимость
Больше электрических сил отталкивания в 100 раз

Вывод:
Внутри ядра действуют силы притяжения (ядерные и гравитационные) и силы отталкивания (электрические или кулоновские). Больше всего проявляются ядерные силы .

Энергия связи нуклонов в ядре.
Равна минимальной работе, которую нужно совершить, чтобы разделить ядро на составные части – протоны и нейтроны.
Или
Равна энергии, выделившейся при образовании ядра из протонов и нейтронов.

Энергия связи:

Удельная энергия связи
Это энергия связи, приходящаяся на один нуклон:

Деление ядер урана.

Деление ядра урана возможно благодаря тому, что масса покоя тяжелого ядра больше суммы масс покоя осколков, возникающих при делении.

Закон радиоактивного распада:

Период полураспада
Это промежуток времени, в течение которого распадается, в среднем, половина радиоактивных ядер.

Графическое представление закона радиоактивного распада.
Графическое представление закона радиоактивного распада.

Ядерные реакции – изменения атомных ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.
Энергетический выход ядерной реакции – разность энергий покоя ядер и частиц до реакции и после реакции.