Радиоактивные превращения. Решение задач по теме «Радиоактивные превращения»

Урок 60.Радиоактивные превращения. Решение задач по теме «Радиоактивные превращения»

Цели урока:

-продолжить изучение явления радиоактивности;

-изучить радиоактивные превращения(правила смещения и закон сохранения зарядового и массового чисел).

-изучить фундаментальные экспериментальные данные, чтобы в элементарном виде разъяснить основные принципы использования ядерной энергии.

Задачи:

образовательная - ознакомление учащихся с правилом смещения; расширение представлений учащихся о физической картине мира;

развивающая – отработать навыки физической природы радиоактивности, радиоактивных превращений, правил смещения по периодической системе химических элементов; продолжить развитие навыков работы с таблицами и схемами; продолжить развитие навыков работы: выделении главного, изложение материала, развитие внимательности, умений сравнивать, анализировать и обобщать факты, способствовать развитию критического мышления.

воспитательная – способствовать развитию любознательности, формировать умение излагать свою точку зрения и отстаивать свою правоту.

Тип урока: урок изучения нового материала с первичным закреплением новых знаний.

Методы урока: объяснительно-иллюстративный, проблемный, частично-поисковый.

План:

1) Организационный момент. Проверка домашнего задания, знаний и умений

2) Изучение нового материала.

3) Решение задач

4) Закрепление изученного. Итог урока.

Ход урока:

1)Организационный момент. Проверка домашнего задания, знаний и умений

Вопросы

1. В чём заключалось открытие, сделанное Беккерелем в 1896 г.?

2. Как стали называть способность атомов некоторых химических элементов к самопроизвольному излучению?

3. Расскажите, как проводился опыт, схема которого изображена на рисунке 167. Что выяснилось в результате этого опыта?

4. Как были названы частицы, входящие в состав радиоактивного излучения? Что представляют собой эти частицы?

5. О чём свидетельствовало явление радиоактивности?

6. Что представлял собой атом согласно модели, предложенной Томсоном?

7. Используя рисунок 168, расскажите, как проводился опыт по рассеянию α-частиц.

8. Какой вывод был сделан Резерфордом на основании того, что некоторые α-частицы при взаимодействии с фольгой рассеялись на большие углы?

9. Что представляет собой атом согласно ядерной модели, выдвинутой Резерфордом?

10. По рисунку 169 расскажите, как проходят альфа частицы сквозь атомы вещества согласно ядерной модели?

2) Изучение нового материала.

Радиоактивность представляет собой самопроизвольное превращение одних ядер в другие, сопровождаемое испусканием различных частиц.

Превращения ядер подчиняются так называемому правилу смещения, сформулированному впервые Содди: при α-распаде ядро теряет положительный заряд 2е и его масса М убывает примерно на четыре атомные единицы массы. В результате элемент смещается на две клетки к началу периодической системы.

Символически это можно записать так:

Здесь элемент обозначается, как и в химии, общепринятыми символами: заряд ядра записывается в виде индекса слева внизу у символа, а атомная масса — в виде индекса слева вверху у символа. Например, водород обозначается символом   Для α-частицы, являющейся ядром атома гелия, применяется обозначение   и т. д. При β-распаде из ядра вылетает электрон. В результате заряд ядра увеличивается на единицу, а масса остается почти неизменной:

Здесь   обозначает электрон: индекс 0 вверху означает, что масса его очень мала по сравнению с атомной единицей массы,   — электронное антинейтрино — нейтральная частица с очень малой (возможно, нулевой) массой, уносящая при β-распаде часть энергии. Образованием антинейтрино сопровождается β-распад любого ядра и в уравнениях соответствующих реакций эту частицу часто не указывают.

После β-распада элемент смещается на одну клетку ближе к концу периодической системы. Гамма-излучение не сопровождается изменением заряда; масса же ядра меняется ничтожно мало.

Согласно правилу смещения при радиоактивном распаде сохраняется суммарный электрический заряд и приближенно сохраняется относительная атомная масса ядер. Возникшие при радиоактивном распаде новые ядра могут быть также радиоактивны и испытывать дальнейшие превращения.

3) Решение задач

Самостоятельное решение задач с использованием таблицы Менделеева. Для проверки правильности решения отдельные учащиеся решают задачи у доски.

Задача 1: Изотоп тория ²³⁰₉₀Th испускает α-частицу. Какой элемент при этом образуется? 
Решение:²³⁰₉₀Th α → ²²⁶₉₈Ra + ⁴₂He 
Задача 2: Изотоп тория ²³⁰₉₀Th испускает β-радиоактивен. Какой элемент при этом образуется?
Решение:²³⁰₉₀Th  β → ²³⁰₉₁Рa + ⁰ _-1e
Задача 3: Протактиний ²³¹₉₁Рa α –радиоактивен. С помощью правил «сдвига» и таблицы элементов Менделеева определите, какой элемент получается с помощью этого распада.
Решение: ²³¹₉₁Рa α → ²²⁷₈₉Ас + ⁴₂Не
Задача 4: В какой элемент превращения уран ²³⁹₉₂U после двух β – распадов и одного α – распада?
Решение:²³⁹₉₂U  β → ²³⁹₉₃Np β → ²³⁹₉₄Pu α → ²³⁵₉₂U
Задача 5: Написать цепочку ядерных превращений неона:  β, β, β, α, α, β, α, α
Решение: ²⁰₁₀Ne β → ²⁰₁₁Na β → ²⁰₁₂Mg β → ²⁰₁₃Al α → ¹⁶₁₁Na α → ¹²₉F β → ¹²₁₀Ne α→⁸₈O α → ⁴₆C

Самостоятельная работа с взаимопроверкой.

ВАРИАНТ 1.

1. 1.Написать реакцию α-распада серебра ¹⁰⁷ ₄₇Аg.

2. Написать реакцию β- распада кюрия ²⁴⁷ ₉₆Cm .

3. В результате какого радиоактивного распада натрий ²²₁₁Na превращается в магний ²² ₁₁Mg?

ВАРИАНТ 2

1. Написать реакцию α-распада радия ²²⁶ ₈₈Ra.

2. Написать реакцию β-распада свинца ²⁰⁹ ₈₂Pb

3. В результате какого радиоактивного распада плутоний ²³⁹₉₄Pu превращается в уран ²³⁵ ₉₂U?

1. 

2. 

3. 

4. 

Продолжение решение задач с Решу ЕГЭ.

1. Ядро   претерпело ряд  - и  -распадов. В результате образовалось ядро   Определите число  -распадов.

Решение.

Каждый  -распад приводит к уменьшению массового числа ядра на 4. Каждый  -распад не изменяет массовое. Следовательно, для того, чтобы определить число  -распадов достаточно проследить изменение массового числа. При превращении ядра   в ядро   массовое число уменьшается на 32. Таким образом, число  -распадов равно 

Определим заодно количество  -распадов. После 8  -распадов заряд ядра станет равен   Следовательно, чтобы в результате получилось ядро   необходимо, чтобы произошло еще    -распадов, которые и «подправят» зарядовое число.

Ответ: 8.

1. Изотоп   превратился в изотоп   При этом произошло X  -распадов и Y  -распадов.

Чему равны X и Y? 

Решение.

Каждый  -распад приводит к уменьшению зарядового числа ядра на 2 и уменьшению массового числа на 4. Каждый  -распад не изменяет массовое число ядра и увеличивает зарядовое число ядра на 1. Поскольку массовое число при превращении   в   изменилось на  заключаем, что произошло    -распадов. Изменение зарядового числа на  означает, что помимо 5  -распадов произошло также    -распада.

Ответ: 54.

1. В результате некоторого числа α-распадов и некоторого числа электронных β-распадов из ядра  получается ядро   Чему равно число β-распадов в этой ядерной реакции?

Решение.

При ядерных реакция сохраняются суммарные массовые и зарядовые числа частиц, вступивших в реакцию. Массовое число ядра уменьшилось на 8, а зарядовое на единицу. Следовательно, ядро испытало два α-распада и три β-распада.

Ответ: 3.

1. В результате некоторого числа α-распадов и некоторого числа электронных β-распадов из ядра  получается ядро   Чему равно число α-распадов в этой ядерной реакции?

Решение.

При ядерных реакция сохраняются суммарные массовые и зарядовые числа частиц, вступивших в реакцию. Массовое число ядра уменьшилось на 8, а зарядовое на единицу. Следовательно, ядро испытало два α-распада и три β-распада.

Ответ: 2.

1. В результате серии радиоактивных распадов ядро урана   превращается в ядро свинца  Какое количество α- и β-распадов оно испытывает при этом?

Решение.

При альфа-распаде из ядра вылетает ядро гелия с массой 4 и зарядом 2, в результате чего заряд ядра уменьшается на два, а массовое число на четыре единицы. При бета-распаде из нейтрон в ядре распадается на электрон и протон, в результате чего заряд ядра атома увеличивается на единицу, при этом масса ядра не изменяется.

При превращении ядра урана в ядро свинца масса уменьшается на 238 − 206 = 32 а.е.м. Значит, происходит 32 : 4 = 8 альфа-распадов.

За эти 8 альфа-распадов заряд ядра уменьшается на 2 · 8 = 16, а поскольку при превращении ядра урана в ядро свинца масса заряд уменьшается только на 92 − 82 = 10 зарядов электрона, значит, происходит 16 − 10 = 6 бета-распадов.

Ответ: 86.

4) Закрепление изученного. Итог урока.

§100, вопросы

Вопрос к параграфу

Какие из известных вам законов сохранения выполняются при радиоактивном распаде?

Домашние задачи:

1. В какое ядро превращается торий-234 при трех последовательных α-распадах?

2. Какое ядро образуется из радиоактивного изотопа сурьмы-133 после четырех β-распадов?

3. Какое ядро образуется из радиоактивного лития -8 после одного α-распада и одного β-распада?

4.В результате какого р/а распада плутоний- 239 превращается в уран -235?

5.В результате какого р/а распада натрий-22 превращается в магний-22?

6.Написать реакции α-распада урана -238, радия-226 и β-распада свинца-209.

7.Изотоп радия-226 превратился в изотоп свинца-206. Сколько α- и β-распадов при этом произошло?

8. Изотоп урана-238 превратился в изотоп урана-234. Сколько α- и β-распадов при этом произошло?

Напишите реакции следующих распадов:

1. α-распад урана-238.

2. β-распад свица-209.

3. α- распад, а затем два β-распада изотопа полония-214.

4. 6 α-распадов, а затем 4 β-распада изотопа тория-232.