Радиоактивность. Модели атомов. Радиоактивные превращения атомных ядер
Французский ученый Беккерель в 1986 г. обнаружил, что уран самопроизвольно испускает невидимые лучи. Способность атомов некоторых химических элементов излучать такие лучи называют радиоактивностью.
Радиоактивные лучи обнаруживались по их действию на фотопленку, оставляя на ней темные пятна. Английский ученый Резерфорд воздействовал на такой луч сильным магнитным полем и увидел, что на фотопленки появились 3 темных пятна, т.е. луч разделился на 3 луча. Резерфорд установил, что один поток не отклонялся под действием магнитного поля, а значит, его частицы не имели электрического заряда (эти частицы назвали гамма-частицами). Второй поток состоял из отрицательно заряженных частиц (электронов) и их назвали бета-частицы. Третий поток состоял из положительно заряженных частиц, которые получили название альфа-частицы. Такое разделение позволило предположить, что атом не является неделимым элементом, а имеет более сложный состав.
Дальнейший опыты помогли Резерфорду создать планетарную модель атома. Согласно этой модели, в центре атома находится положительное заряженное ядро. Вокруг ядра движутся электроны (как планеты вокруг солнца), масса которых значительно меньше массы ядра. Атом электрически нейтрален, т.к. заряд ядра равен суммарному заряду электронов.
Резерфорд обнаружил еще одно явление: радиоактивный элемент радий в процессе самопроизвольного распада (без внешних воздействий) превращается в другой химический элемент – радон. Радий – металл, радон – газ. Атомы этих элементов отличаются:
- массой,
-зарядом ядра,
- числом электронов в электронной оболочке.
Это позволило сделать вывод, что при радиоактивном превращении происходит изменение самого ядра.См. рисунок ниже
- так записывается реакция α-распада ядра атома радия с превращением его в атом радона.
Число вверху (226) означает ядро атома радия, число внизу (88) означает зарядовое число или атомный номер (см. таблицу Мендеелеева).
По уравнению можно увидеть, что выполняется закон сохранения массового числа (226 = 222 + 4) и заряда (88 = 86 + 2).
ЗАПОМНИ: Радиоактивность – это способность некоторых атомных ядер самопроизвольно превращаться в другие ядра с испусканием частиц.
Открытие протона и нейтрона
В 1913 г Резерфорд предположил, что одна из частиц, входящих в состав ядра любого химического элемента – ядро атома водорода. В 1919 г он провел опыт по взаимодействию α-частиц с ядрами атома азота. Частица, с огромной скоростью попадая в ядро атома азота, выбивала из него какую-то частицу. Резерфорд предположил, что этой частицей было ядро атома водорода, которую он назвал протоном.
То, что это было ядро атома водорода, позже удалость установить на опытах, проводимых в камере Вильсона. В камере можно увидеть даже невооруженным взглядом треки частиц, движущихся в ней.
См. рисунок ниже
На рисунке видны расходящиеся веером линии (следы от α-частиц). При столкновении α-частицы с ядром атома азота след раздваивается, в результате образуются ядро атома водорода и кислорода (это было установлено при помещении камеры Вильсона в магнитное поле). Реакция взаимодействия записывается так:
Где H – это протон (атом водорода)
В дальнейшем на других опытах подтвердили, что протоны входят в состав ядер всех химических элементов.
После проведения ряда опытов с бериллием было установлено наличие частиц по массе примерно равной протону, которые не отклонялись в магнитном поле. Эти частицы назвали нейтронами. Нейтрон принято обозначать символом:
Задача: 