Реакция превращения одного ядра в другое в лабораторных условиях была впервые осуществлена Резерфордом в 1919 году. Он обнаружил, что для разрушения или превращения ядра нужна большая энергия. Наиболее подходящими снарядами, обладающими достаточной для разрушения ядра энергией, были α-частицы.
Первым ядром, подвергшимся искусственному превращению, было ядро азота. В результате бомбардировки α-частицами ядро азота превращается в ядро изотопа кислорода с испусканием протонов – ядер атомов водорода. Ядра элементов, размещающихся в конце таблицы Менделеева, не испытывали таких превращений. Причина в том, что из-за их большого электрического заряда α-частицы отталкивались, не вступая во взаимодействие.
В 1920 г. Резерфорд высказал предположение, что должна существовать частица массой, равной массе протона, но не имеющая электрический заряд. Обнаружить такую частицу Резерфорду не удалось. Спустя 10 лет немецкие ученые Боте и Беккер заметили, что при бомбардировке α-частицами бериллия возникают какие-то лучи огромной проникающей способности: они проходили сквозь толстые слои свинца, почти не ослабляясь. Ученые решили, что обнаружили очень жесткое γ-излучение.
В 1932 году Фредерик и Ирен Жолио – Кюри решили изучить это излучение и обнаружили, что неон почти не ионизирует воздух, через который проходит.
В 1932 г. английский ученый Джеймс Чедвик выдвинул гипотезу, согласно которой в этих экспериментах вылетали не γ-кванты, а другие нейтральные частицы, близкие по размеру и массе к протонам. Эти частицы он назвал нейтронами. За открытие этой частицы Чедвик в 1935 году получил Нобелевскую премию.
При прохождении через вещество нейтроны не теряют энергию на ионизацию атомов вещества. Этим объясняется их огромная проникающая способность. По этой причине нельзя непосредственно обнаружить нейтроны в камере Вильсона. Однако если нейтрон столкнётся с ядром атома, например протоном, то последний получит при этом большую кинетическую энергию, а значит, способность ионизовать атомы. Таким образом, нейтрон и был обнаружен.
Свойства нейтрона:
1. нестабильная частица.
2. отсутствует заряд.
3. масса приблизительно равна 1840 массам электрона.
4. не ионизирует воздух.
5. достаточно тяжел для расщепления ядер.
Строение ядра атома
1932 г. - Иваненко и Гейзенберг предположили протонно- нейтронную модель ядра атома. Согласно этой модели любое атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными силами. Число протонов в ядре равно зарядовому числу Z. Суммарное число протонов и нейтронов называют массовым числом А=Z + N, где N — число нейтронов.
Изотопы
Изучение радиоактивности показало, что в природе встречаются атомные ядра с одинаковыми зарядами, но с различными массовыми числами. Содди предложил назвать такие ядра изотопами.
Свойства изотопов:
1. Одинаковые химические свойства.
2. Разные физические свойства.
3. Имеются у всех химических элементов
4. Получают в атомных реакторах и на ускорителях.
Применение радиоактивных изотопов:
А) исследование обмена веществ, кровообращения.
Б) лечение базедовой болезни, раковых заболеваний.
Задачи
1 вариант
Сколько протонов и нейтронов содержат ядра лития 63Li, меди 6429Cu, серебра 10847Ag, свинца 20782Pb?
общий вид
Z-протоны
N – нейтроны (N=A-Z)
2 вариант
Определите, сколько протонов и нейтронов содержат ядра гелия 42Не, кислорода 1680, селена 7934Se, ртути 20080Hg?