Ученые смогли идентифицировать ранее неизвестный изотоп самого редкого элемента земной коры – астатина. Этот элемент, состоящий из 85 протонов и 105 нейтронов, был назван 190астатин.
Большинство изотопов астатина имеют очень короткий период полураспада, измеряемый в секундах. Самым стабильным из них является 210астатин с периодом полураспада более восьми часов.
Астатин настолько редок, что общие запасы этого элемента на планете оцениваются менее чем в один грамм. Он формируется и затем распадается, выбрасывая протоны и нейтроны, пока не превращается в стабильные элементы, такие как висмут или радон.
Ученые из УрГПУ нашли новый путь к созданию сплавов с заданными свойствами
Однако ученым до сих пор не удалось полностью определить свойства этого недолговечного элемента. В новом исследовании, проведенном с использованием газонаполненного обратного сепаратора, исследователи ввели 84-й стронций в целевые атомы серебра и изучили образующиеся продукты распада.
ЗОЛОТО 99,9% ИЗ ~ 36 000 МИКРОВИЛОК!
В результате исследования был обнаружен новый изотоп – 190астатин. У него очень короткий период полураспада, всего одну миллисекунду, и уровень энергии составляет 7750 килоэлектронвольт.
Этот изотоп является самым легким из изотопов астатина, и его изучение поможет ученым лучше понять процессы альфа-распада, а также структуру и ограничения атомных ядер. Эти результаты были опубликованы в журнале Physical Review C, отмечая важный шаг в расшифровке тайн редкого элемента астатина.
Источник: sciencexxi.com
Изотоп золота 179 79 au претерпевает альфа распад чему равно массовое
[latexpage]В 1896 году французский физик А. Беккерель открыл явление названное позднее радиоактивностью. Беккерель обнаружил, что некоторые соли урана могут самопроизвольно испускать лучи, при попадании которых на фотопластинку, она засвечивалась.
В дальнейшем французскими физиками супругами М. Склодовская-Кюри (приехавшая из Польши) и П. Кюри было установлено, что этим свойством обладают атомы и других элементов, также ими было открыто несколько радиоактивных элементов. Именно по предложению супругов Кюри способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению назвали радиоактивностью. Именно тогда начинается бурное развитие физики атомного ядра и одни из выдающихся открытий того времени связаны с именем английского ученого Эрнеста Резерфорда.
Э. Резерфорд поставил своей задачей установить: каков состав радиоактивного излучения? Какие частицы вылетают из ядра при его распаде? Для ответа на эти вопросы, Резерфорд поместил пучок вылетающих из ядра частиц в сильное магнитное поле. Схема этого опыта представлена на рисунке ниже.
ЗОЛОТО ИЗ ~ 1300 ГРАММ «КОЛХОЗНЫХ ШТЫРЬКОВ»!
При проведении опыта Резерфорд установил, что пучок радиоактивного излучения расщепляется на три части, которые сам Резерфорд назвал α-, β- и γ-лучами. В дальнейшем было установлено, что:
- α-лучи — это поток полностью ионизированных атомов гели (или, проще говоря, ядер гелия) $_^textrm$,
- β-лучи оказались потоком быстрых электронов $_^textrm$ (электронный $beta ^$-распад),
- γ-лучи — поток квантов электромагнитного излучения, обладающих большой энергией.
В 1934 г. Фредерик и Ирен Жолио-Кюри обнаружили, что при радиоактивном распаде одного из изотопов фосфора образуются «положительно заряженные электроны». Эти частицы были названы — позитроны. Позитрон — это частица, масса которой равна массе электрона, а заряд равен модулю заряда электрона. Этот вид радиоактивного излучения называется позитронный $beta ^$-распад.
Существует также еще один вид превращения ядер с участием β-частиц — это так называемый К-захват. Ядро атома захватывает электрон, в результате протон превращается в нейтрон и сопровождается эта реакция испусканием нейтрино (квант нейтрального излучения, нейтральная фундаментальная частица с небольшой массой)
Сформулируем правила, согласно которым изменяются массовое и зарядовое числа атомного ядра при его α-распаде (испускании α-частиц) и β-распадах (испускании электронов и позитронов). Эти правила называются также правилами смещения.
Правило смещения для α-распада: при α-распаде ядро атома теряет положительный заряд $2e$, а его масса уменьшается примерно на 4 а.е.м., в результате элемент смещается на две клетки ближе к началу периодической системы химических элементов (ПСХЭ). В символьной форме правило выглядит так:
Правило смещения для электронного $beta ^$-распада: при $beta ^$-распаде нейтрон превращается в протон и из ядра вылетает электрон и антинейтрино (античастица нейтрино). В результате $beta ^$-распада элемент смещается на одну клетку ближе к концу ПСХЭ:
Следует заметить, что этот тип распада всегда сопровождается образованием антинейтрино, поэтому часто в реакциях эту частицу не указывают.
Правило смещения для позитронного $beta ^$-распада: при $beta ^$-распаде протон заимствует энергию у соседних нуклонов в результате образуется три частицы- нейтрон, позитрон и нейтрино. В результате $beta ^$-распада элемент смещается на одну клетку ближе к началу ПСХЭ:
Пример. Радиоактивный изотоп свинца $_^textrm$ испытал один α-распад и два β-распада. Напишите уравнения распада и определите образовавшийся элемент.
Решение. Напишем требуемые уравнения, пользуясь правилами смещения для α-и два β-распадов
Как видно, в результате этой серии распадов образуется изотоп свинца, отличающийся от первоначального по массе. При решении задачи решении задачи, мы исходили из того, что происходит именно электронный β-распад, если в задаче хотят показать позитронный β-распад, то это слово непременно встретится в условии задачи.
Пример. Какой изотоп образуется из урана $_^textrm$ после двух электронных и одного позитронного β-распадов и двух α-распадов?
Решение. Воспользуемся правилами смещения для соответствующих распадов
Пример. Какой изотоп образуется из тория $_^textrm$ после четырех α-распадов и двух электронных β-распадов?
Решение. Решим данную задачу без написания уравнений. Известно, что при каждом α-распаде зарядовое число уменьшается на 2 единицы, а массовое на четыре а.е.м., с другой стороны при электронном β-распаде зарядовое число увеличивается на единицу, а массовое остается без изменений. Тогда, получим
$Z=90-4 cdot 2 +2cdot 1=84$,
$A=232-4 cdot 4 = 216$,
где $Z$ и $A$ — зарядовое и массовое числа образовавшегося в результате цепочки превращений элемента. Значит образуется изотоп полония-216 — $_^textrm$.
Пример. Ядро состоит из 92 протонов и 144 нейтронов. Сколько протонов и нейтронов будет содержать ядро, образовавшееся после испускания двух α-частиц и одной β-частицы?
Решение. Решим задачу рассуждая также, как и в предыдущем примере. Заметим вначале только, что зарядовое число химического элемента претерпевающего данные изменения равны соответственно $Z=92$ (Уран) и $A=Z+N=92+144=236$. Теперь рассчитаем зарядовое и массовое числа для дочернего элемента
$Z=92-2 cdot 2+1 cdot 1 = 89$,
$A=236-2 cdot 4=228$.
Отвечаем на вопрос задачи. Ядро, образовавшееся в результате серии распадов, будет содержать 89 протонов (количество протонов равно зарядовому числу), а также число нейтронов $N=A-Z=228-89=139$.
Пример. Сколько происходит α-распадов и β-распадов при радиоактивном распаде $_^textrm$, если он превращается в $_^textrm$?
Решение. Определим сначала количество произошедших α-распадов. Достаточно заметить, что при только при α-распадах будет уменьшаться массовое число, причем при каждом таком распаде оно уменьшается на 4 единицы. Используем это
При этом зарядовое число после 10 α-распадов должно было уменьшиться на — $10 cdot 2=20$. На деле же мы видим, что изменение зарядового числа равно $92-82=10$. Так как при каждом β-распаде зарядовое число увеличивается на единицу, получаем, что число β-распадов равно $20-10=10$. Итого — 10 α-распадов и 10 β-распадов.
Пример. Сколько α- и β-частиц выбрасывается при превращении ядра урана $_^textrm$ в ядро висмута $_^textrm$?
Решение. Будем рассуждать, как в предыдущей задаче, получим
Задачи для самостоятельного решения
1. Ядро изотопа кобальта $_^textrm$ выбросило отрицательно заряженную β-частицу. В какое ядро превратилось ядро кобальта? Напишите ядерную реакцию.
Нажмите, чтобы увидеть ответ
2. При радиоактивном распаде из ядра $_^textrm$ испускается α-частица. Напишите формулу ядерной реакции. В ядро какого элемента превращается в процессе распада ядро атома урана?
Нажмите, чтобы увидеть ответ
3. Радиоактивный изотоп золота $_^textrm$ может претерпевать как электронный, так и позитронный β-распад. Записать соответствующие реакции.
Нажмите, чтобы увидеть ответ
4. Какой изотоп образуется из лития $_^textrm$ после одного электронного β-распада и одного α-распада?
Нажмите, чтобы увидеть ответ
5. Некоторый радиоактивный ряд (цепочки последовательных α- и электронных β-распадов, в результате которых из начальных радиоактивных изотопов получаются стабильные ядра), начинается с изотопа, содержащего 235 нуклонов, и заканчивается на изотопе с порядковым номером 82. При этом включает семь α-распадов и четыре электронных β-распадов. Определить недостающие характеристики начального и конечного изотопов ряда. Каким элементам они принадлежат?
Нажмите, чтобы увидеть ответ
6. Радиоактивный изотоп $_^textrm$ испытал пять α-распадов и три β-распада. Определите образовавшийся элемент.
Нажмите, чтобы увидеть ответ
7. Какой изотоп тория $Th$ является родоначальником радиоактивного ряда, если в результате шести α-распадов и четырех электронных β-распадов из него образуется
стабильный изотоп свинца $_^textrm$?
Нажмите, чтобы увидеть ответ
8. Вследствие радиоактивного распада ядро изотопа урана $_^textrm$ превращается в $_^textrm$. Чему равно количество α-распадов и β-распадов?
Нажмите, чтобы увидеть ответ
8 α-распадов и 6 β-распадов.
9. Изотоп $_^textrm$ превратился в изотоп $_^textrm$. Чему равно количество α-распадов и β-распадов?
Нажмите, чтобы увидеть ответ
5 α-распадов и 4 β-распадов.
10. Изотоп нептуния $_^textrm$ — родоначальник радиоактивного ряда, включающего в себя 11 реакций. На каком изотопе висмута $_^<>textrm$ он заканчивается и сколько α-распадов и β-распадов включает?
Нажмите, чтобы увидеть ответ
$_^textrm$, 7 α-распадов и 4 β-распадов.
Источник: www.fizika-online.ru
Радиоактивные превращения атомных ядер
Прав ли был Прометей, давший людям огонь?
Мир рванулся вперед, мир сорвался с пружин,
Из прекрасного лебедя вырос дракон,
Из запретной бутылки был выпущен джин.
Атом покорен, НО
цивилизация под угрозой.
6 и 9 августа 1945 г вооруженными силами США были сброшены
атомные бомбы на японские города Хиросима и Нагасаки.
1
2.
— Давайте вспомним, какие научные открытия
привели человечество к этой страшной трагедии?
-Что такое радиоактивность?
-Какой радиоактивный элемент
открыл Анри
Беккерель?
— Как ему удалось обнаружить это
явление?
Родился 15 декабря 1852 г., Париж,
Франция
Французский физик, лауреат
Нобелевской премии по физике и
один из первооткрывателей
радиоактивности.
2
3.
Из каких видов состоит радиоактивное
излучение?
Какие лучи при этом испускаются?
3
4.
Что представляет собой α, β, γ — излучение?
4
5.
Проблемный вопрос
Итак, радиоактивность – это самопроизвольное излучение
атомов, НО что еще происходит?
Что происходит с атомом вещества при излучении?
?
5
6.
Тема урока: Радиоактивные превращения атомных ядер».
Цель урока:
1. Сформулировать правила α- и β- распада, законы
сохранения массового числа и заряда при
радиоактивном превращении;
2. Развивать мыслительную деятельность учащихся,
умение самостоятельно работать, анализировать
таблицы.
6
7.
Открытие радиоактивных превращений
атомных ядер
Фредерик Содди
1877 — 1956
Эрнест Резерфорд
1871–1937
В 1903 г. обнаружили, что радий
испускает альфа частицу!!
226
88
Ra X He
A
z
4
2
7
8.
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
8
9.
Обозначение ядер химических элементов
и частиц
Примеры:
Частицы:
222
86
4
2
Rn
He
0
1
1
1
e электрон
р протон
1
0
n нейтрон
9
10.
Правила смещения
А) Альфа – распад: зарядовое число (порядковый
номер) элемента уменьшается на две единицы, а
массовое число – на четыре единицы
А
Z
X
А 4
Z 2
Y He
4
2
А
Z
X исходный
радиоактив ный элемент
Y химический элемент,
А- 4
Z -2
получивший ся в результате
— распада
239
94
Pu X He
A
Z
4
2
10
11.
Правило смещения
Б) 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
А
Z
А 4
Z 2
Y
A
Z
X
214
84
A 4
Z 2
Х
Конец
таблицы
Y Не
4
2
Po Pb He
210
82
4
2
11
12.
Правила смещения
Б) Бета– распад: зарядовое число (порядковый номер)
элемента увеличивается на одну единицу, а массовое
число не меняется
А
Z
X Y e
40
19
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
12
13. Правило смещения
Б) 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).
А
Z
Начало
таблицы
A
z
А
Z 1
Х
Y
Конец
таблицы
~
X Y e
239
93
A
z 1
0
1
0
0
Np Pu e ~
239
94
0
1
0
0
13
14.
Законы сохранения массового числа и
заряда при радиоактивных превращениях
226
88
40
19
Ra Rn He
222
86
4
2
К Са e
40
20
0
1
14
15.
Открытие радиоактивных превращений
атомных ядер
Фредерик Содди
1877 — 1956
Эрнест Резерфорд
1871–1937
5. Вывод: ядра атомов имеют сложный
состав, т. е. состоят из протонов и нейтронов
15
16.
Упражнения
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
17.
Упражнения
2. В результате какого радиоактивного
распада натрий-22 превращается в
магний – 22?
22
11
22
11
Na Mg ?
22
12
Na Mg е
22
12
0
1
Ответ : бета распад
17
18.
Упражнения
3. Кобальт-60 используется в медицине для
лечения и терапии злокачественных образований
и воспалительных процессов. Кобальт-60 бетарадиоактивен. Напишите реакцию.
Co Ni e
60
27
60
28
0
1
Кобальт-60
В ходе операции пациент
получает ионизирующее
излучение из 192 источников
кобальта-60…
18
19.
Упражнения
4. Углерод -14 используется для исследования
процессов обмена веществ, а также при изучении
фотосинтеза растений. Углерод-14 бета-радиоактивен.
Запишите реакцию.
С e N
14
6
0
1
14
7
19
20. 5. Какие заряд Z и массовое число А будет иметь ядро элемента, получившегося из ядра изотопа полония — 215 после одного α —
Упражнения
5. 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
20
21.
Упражнения
6. Сколько альфа- и бета-распадов
происходит в результате превращения
радия-226 в свинец-206?
226
88
Ra
Серебристoбелый металл
Решение :
206
82
Рв
226 206
N
5
4
6 2 5 N
Cеребристо-серый
металл
N 10 6 4
Ответ : N 5, N 4
21
22.
Упражнения
7. В какой элемент превращается уран-238
после двух β- распадов и одного α –
распада?
0
U 239
Np
93
1 е
239
92
Слитки
природного
урана
239
93
0
Np 239
Рu
94
1 е
239
94
Рu U Не
235
92
4
2
Ответ : уран 235
22
23.
ГИА – 2016
Выберите верное утверждение(-я), если оно имеется
среди предложенных.
β-излучение при явлении радиоактивного распада
является потоком электронов, вылетающих из
А) электронных оболочек атома
Б) атомного ядра
1) только А
3) и А, и Б
2) только Б
4) ни А, ни Б
23
24.
СР – 59. Изотопы. Альфа- и бета-распад. Правило смещения 9 класс
Вариант 1
1. Радиоактивный изотоп нептуния 93237 Np испытал один α — распад.
Определите массовое число нового изотопа.
2. Ядро изотопа золота 79 204Au претерпевает β-распад. Какой заряд
ядра будет у получившегося изотопа?
3. Ядро урана 23892U испытало один α- и два β-распада. Определите
заряд Z и массовое число А нового элемента.
Вариант 2
1.Ядро изотопа полония 208 84Ро испускает альфа-частицу. Сколько
протонов остается в ядре образовавшейся частицы?
2. Ядро стронция 9038Sr претерпело бета-распад. Определите число
нейтронов в ядре образовавшейся частицы.
3. Ядро изотопа нептуния 93237 Np, испытав серию α- и β-распадов,
превратилось в ядро висмута 21383Bi. Определите число α-распадов.
24
Источник: ppt-online.org