Урок 88-89.Физика
Цель урока: изучить явление радиоактивности
До недавнего времени в Австралии существовала легенда о долине Смерти. Каждый, кто попадал в эту местность, размером чуть больше классной комнаты, спустя незначительное время погибал. Местные жители говорили, что его забрали духи.
Какое научное объяснение данного факта вы можете предложить?
Явление радиоактивности
Именно данное явление будет служить объектом нашего сегодняшнего исследования.
Что вы знаете об этом явлении? Каково Ваше отношение к нему?
Чего больше: позитива или негатива от информации об этом явлении?
«radiare» - лат. испускать, лучи
Активность – само за себя говорит.
В каком случае вещество, атом что-то испускает?
Если он распадается.
Обратите внимание на второе значение латинского слова «radiare» - лучи.
Радиоактивность – это самопроизвольный распад ядер атомов с испусканием элементарных частиц
Вывод: определение всегда кроется в смысле самого понятия.
Открытие радиоактивности произошло благодаря счастливой случайности. Беккерель долгое время исследовал свечение веществ, предварительно облученных солнечным светом. К таким веществам принадлежат соли урана, с которыми экспериментировал Беккерель. И вот у него возник вопрос: не появляются ли после облучения солей урана наряду с видимым светом и рентгеновские лучи? Беккерель завернул фотопластинку в плотную черную бумагу, положил сверху крупинки урановой соли и выставил на яркий солнечный свет. После проявления фотопластинка почернела на тех участках, где лежала соль. Следовательно, уран создавал какое - то излучение, которое пронизывает непрозрачные тела и действует на фотопластинку. Беккерель думал, что это излучение возникает под влиянием солнечных лучей. Но однажды, в феврале 1896г., провести ему очередной опыт не удалось из-за облачной погоды. Беккерель убрал пластинку в ящик стола, положив на нее сверху медный крест, покрытый солью урана. Проявив на всякий случай пластинку два дня спустя, он обнаружил на ней почернение в форме отчетливой тени креста. Это означало, что соли урана самопроизвольно, без каких либо внешних влияний создают какое-то излучение. Начались интенсивные исследования.
|
|
Вскоре Беккерель установил важный факт: интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате, и не зависит от того в какие соединения он входит. Следовательно, излучение присуще не соединениям, а химическому элементу урану, его атомам. Естественно ученые попытались обнаружить, не обладают ли способностью к самопроизвольному излучению другие химические элементы. В эту работу внесла большой вклад Мария Склодовская-Кюри. Слайд 6
В 1898г М. Склодовская-Кюри и др. ученые обнаружили излучение тория. В дальнейшем главные усилия в поисках новых элементов были предприняты М. Склодовской-Кюри и ее мужем П. Кюри. Систематическое исследование руд, содержащих уран и торий, позволило им выделить новый неизвестный ранее химический элемент - полоний № 84, названный так в честь родины М. Склодовской-Кюри - Польши. Был открыт еще один элемент, дающий интенсивное излучение - радий № 88, т.е. лучистый. Само же явление произвольного излучения было названо супругами Кюри радиоактивностью.
Как вы думаете, на какие 2 вида делится радиоактивность по своей природе?
|
|
Искусственная и естественная (природная). Даем определение
Как вы думаете, все ли изотопы химических элементов радиоактивны? Число радиоактивных элементов увеличивается к нижней части периодической системы (Sr, Cs, U, Po, Pu).
Вернемся к определению радиоактивности: распад ядер с испусканием элементарных частиц.
Два ключевых понятия: «распад» и «элементарные частицы».
Исходя из типа частиц, которые образуются, распад бывает «альфа» и «бета».
В процессе α – распада выделяется ядро атома гелия, содержащее 2протона и 2 нейтрона.
Для того, чтобы составить общую схему α – распада, проанализируем, что происходит с ядром исходного изотопа.
Его заряд уменьшается на 2 единицы, масса – на 4 единицы.
Дописать схему (стр. 7).
И(и)qm → He24 + И(к) 
На основе полученной схемы составьте продукт следующей реакций:
Ra226 → He24 + Rn222
В процессе β-распада выделяется электрон.
Составьте самостоятельно схему данного распада в общем виде (стр. 7).
Заряд ядра исходного атома увеличивается на 1 единицу, масса остается неизменной.
И(и)qm → e 
+ И(к) 
Составьте продукт реакции:
Cs138 → e + Ba138
В процессе β-распада выделяется позитрон.
Составьте самостоятельно схему данного распада в общем виде (стр. 7).
Заряд ядра исходного атома уменьшается на 1 единицу, масса остается неизменной.
И(и)qm → e 
+ И(к)
Составьте продукт реакции:
Проблемный вопрос: Как вы думаете, какой тип излучения (α или β) более опасен для организма человека и почему?
Ядра атома гелия тяжелые, поэтому данный вид излучения имеет низкую проникающую способность и может задерживаться несколькими сантиметрами воздуха. Держать источник α-излучения в руках не опасно даже для кожи. Единственную угрозу большого количества α-лучи представляют при вдохе (при непосредственном попадании в организм).
|
|
Бета – частицы двигаются с огромной скоростью, масса их мала, поэтому их проникающая способность гораздо выше, и они представляют угрозу для кожи человека.
Ядра изотопов, полученных в результате ядерного распада, как правило, нестабильны и подвержены дальнейшему распаду.
Проблемный вопрос: Как вы думаете, что необходимо знать ученым для того, чтобы захоронить радиоактивные остатки?
Сколько времени может продолжаться распад образца радиоактивного материала.
Скорость распада радиоизотопов измеряется периодом полураспада.
Чтобы вникнуть в глубь данного понятия и сформулировать его определение, обратимся к модели, как способу познания связи между течением времени и количеством распавшихся ядер.
| ЗА | ПРОТИВ |
1. Атомные электростанции – самые экологически чистые и экономически выгодные.
2. Использование меченных атомов в медицине
- Соединения, содержащие метку, могут вводиться в организм в виде раствора в виде инъекций или с пищей. По радиационному излучению врач определяет, правильным ли образом элемент распространяется в организме.
Сo58 – степень поглощения витамина В12.
Fe59 – скорость образования эритроцитов.
H3 – количество воды в организме и усвоение витамина D.
- Изотопы позволяют обнаружить опухоли разных органов, концентрируясь в местах быстро растущих клеток.
Tc99 – опухоль мозга.
P32 – опухоль костей.
Изотопы способны убивать быстрорастущие клетки раковой опухоли.
Cs137 - мелкие, Sr90 - глазные, Ir192 – глубоко расположенные.
- Рентгеновские снимки Sr85
3. Использование меченных атомов в промышленности, научных исследованиях
Стерилизация медицинского оборудования, разрушение микроорганизмов в пище, стерилизация мяса (Co60).
4. Использование меченных атомов в научных исследованиях.
Вспомните, какие основные задачи ставили перед собой алхимики.
Получение «философского камня» и «эликсира жизни».
Проблема получения золота из атомов других элементов была решена немецкими физиками в годы II мировой войны путем ядерной реакции.
Какой изотоп был взят за основу для получения изотопа Au198?
Tl202 → He  + Au 
Как вы думаете, почему ученые отказались от промышленного производства золота указанным путем?
Во-первых, в ходе данной реакции был получен радиоактивный изотоп золота.
Во-вторых, экономически не выгодно.
Американский ученый – кибернетик Винер Норберт как-то сказал: «Человеческое существо, в принципе можно переправить по телеграфу, но трудности, возникающие при этом, значительно превышают результат».
| 1. Угроза аварий АЭС
2. При облучении опухолевых клеток могут пострадать другие клетки.
3. При медицинских обследованиях человек получает незначительную дозу облучения.
4. Облученные продукты питания могут содержать радиоизотопы.
5. Опасность радиоактивных отходов.
6. Во время курения происходит сухая перегонка табака, выделяющая большое число токсичных веществ. В 1964 году американские химики установили, что в табачном дыме в небольших количествах содержится радиоактивный полоний Po216. От пачки сигарет курящий человек получает дозу радиоактивного облучения, превышающую норму в 4-5 раз. В первую очередь он поражает горло и легкие, а, распадаясь, образует Pb, накапливающийся в печени. Составить уравнение реакции
Po  → … + Pb  (He)
|
Какую роль может играть человек в уменьшении получаемой дозы радиоактивного облучения, занимая ту или иную позицию?
Почему, невзирая на все последствия, человечество продолжает активно использовать радиоактивность?
Д.З составить таблицу ответить на вопросы.