Nukleus (lat. bërthama - "bërthamë") - një lloj atomi, i përcaktuar nga numri i masës, numri atomik dhe gjendja energjetike e bërthamës së tij, i cili ka një jetë të mjaftueshme për vëzhgimin e tij. Përkufizimi zyrtar i rekomanduar i termit në Përmbledhjen e Terminologjisë Kimike të IUPAC, Botimi i 2-të, 1997 (Referenca Koncize e Termave të IUPAC, Botimi i 2-të): Një lloj atomi, i karakterizuar nga numri i tij masiv, numri atomik dhe gjendja e energjisë bërthamore, me kusht që jeta mesatare në atë gjendje të jetë mjaft e gjatë për t'u vëzhguar.
përshkrim i përgjithshëm

Nga përkufizimi i një nuklidi rezulton se ai është çdo atom me një numër të caktuar protonesh (Z) dhe neutronesh (N), me një bërthamë në një gjendje të caktuar energjetike (gjendje bazë ose një nga gjendjet izomere). Shuma A = Z + N është numri masiv dhe numri i protoneve Z është numri atomik. Për të përcaktuar nuklidin e elementit (E), përdoret një regjistrim i formës: , dhe indekset Z dhe N mund të hiqen. E zakonshme është emërtimi E-A(për shembull, karboni-12, uranium-238). Për nuklidet që janë gjendje të ngacmuara metastabile (izomerë), përdorni shkronjën m në indeksin e sipërm djathtas, për shembull 180m Ta. Nëse ka më shumë se një gjendje izomere të ngacmuar me të dhëna A dhe Z, atëherë për to (në rend rritës të energjisë) përdoren indekset m 1, m 2, etj., ose një sekuencë shkronjash m, n, p, q. ,...

Nuklidet që kanë të njëjtin numër atomik (që kanë të njëjtin numër protonesh) quhen izotopë. Përdorimi i termit izotop në njëjës në vend të termit nuklid, megjithëse në mënyrë rigoroze është i pasaktë, është i përhapur. I afërm masë atomike i një nuklidi është i rrumbullakosur i barabartë me numrin e tij masiv, vetëm për karbonin-12 është, sipas përkufizimit, saktësisht 12.
Klasifikimi

Nuklidet ndahen në të qëndrueshme dhe radioaktive (radionuklide). Nuklidet e qëndrueshme nuk i nënshtrohen transformimeve spontane radioaktive nga gjendja bazë e bërthamës. Radionuklidet shndërrohen në nuklide të tjera përmes transformimeve radioaktive. Në varësi të llojit të zbërthimit, ose formohet një nukleid tjetër i të njëjtit element (gjatë zbërthimit të neutroneve ose dy neutroneve), ose një nukleid i një elementi tjetër (zbërthimi që ndryshon ngarkesën e bërthamës pa emetimin e nukleoneve, d.m.th. zbërthimi beta. , kapja e elektroneve, zbërthimi i pozitronit, të gjitha llojet e zbërthimit të dyfishtë beta), ose dy ose më shumë nuklide të reja (zbërthimi alfa, zbërthimi i protonit, prishja e grupimeve, ndarja spontane).

Ndër radionuklidet dallohen jetëshkurtër dhe jetëgjatë. Radionuklidet që kanë ekzistuar në Tokë që nga formimi i saj shpesh quhen si natyrore jetëgjatë; nuklide të tilla kanë një gjysmë jetë që kalon 5 x 108 vjet. Radionuklidet janë marrë artificialisht për çdo element; për elementët me një numër (d.m.th., numrin e protoneve) afër njërit prej "numrave magjikë", numri i nuklideve të njohur mund të arrijë disa dhjetëra. Platini dhe osmiumi kanë numrin më të madh të nuklideve të njohura - 34 secili (duke përjashtuar gjendjet izomere). Disa elementë kanë vetëm një nuklid të qëndrueshëm (për shembull, ari dhe kobalti), dhe numri maksimal nukleide të qëndrueshme - 10 - ka kallaj. Në shumë elementë, të gjitha nuklidet janë radioaktive (të gjithë elementët që kanë një numër atomik më të madh se ai i plumbit, si dhe teknetiumi dhe prometiumi). Numri total nuklidet e njohura të të gjithë elementëve i kalojnë 3100 (duke përjashtuar izomerët; sot janë të njohura rreth 1000 nuklide në gjendjet bazë, për të cilat ka një ose më shumë gjendje të ngacmuara metastabile me një gjysmë jetëgjatësi që kalon 0,1 μs).

Tema 1. THEMELE FIZIKE TË RADIOEKOLOGJISË

Leksioni 2: Karakteristikat fizike të atomeve dhe zbërthimi radioaktiv i bërthamave.

Struktura e atomit. Grimcat elementare. Llojet e zbërthimit radioaktiv. Ligji i zbërthimit radioaktiv.

1. Struktura e atomit.

Atomi - grimca më e vogël e një elementi kimik që ruan të gjitha vetitë e saj. Në strukturën e tij, një atom (rreth 10-8 cm në madhësi) përfaqëson sistem kompleks, i përbërë nga një bërthamë e ngarkuar pozitivisht (10-13 cm) e vendosur në qendër të atomit dhe elektrone të ngarkuar negativisht që rrotullohen rreth bërthamës në orbita të ndryshme. Rrezja e një atomi është e barabartë me rrezen e orbitës së elektronit më të largët nga bërthama. ngarkesë negative elektronet është e barabartë me ngarkesën pozitive të bërthamës, ndërsa atomi në tërësi është elektrikisht neutral.

Në vitin 1911, E. Rutherford propozoi një model planetar të strukturës së atomit, i cili u zhvillua nga N. Bohr (1913). Sipas këtij modeli, bërthama ndodhet në qendër të atomit, i cili ka një pozitiv ngarkesë elektrike. Elektronet lëvizin rreth bërthamës në orbita eliptike, duke u formuar shtresë elektronike atom.

Çdo atom përbëhet nga grimca elementare: protone, neutrone dhe elektrone, të cilat në gjendje të lirë karakterizohen nga sasi të tilla fizike si masa, ngarkesa elektrike (ose mungesa e saj), qëndrueshmëria, shpejtësia, etj. Masa e bërthamave dhe grimcave elementare zakonisht është e shprehur në njësi atomike të masës (a.m.u.), si njësi merren 1\12 masa të atomeve të karbonit (12C).

1 a. hani. = 1,67 * 10-27 kg

Energjia shprehet në elektron volt (eV), një elektron volt është e barabartë me energjinë kinetike që një elektron (ose çdo grimcë elementare e një lënde që ka një ngarkesë) fiton kur kalon nëpër fushe elektrike me një diferencë potenciale prej një volt.

1 eV \u003d 1,602 * 10-19 C

Për më tepër, masa shpesh shprehet në ekuivalente të energjisë (kjo është energjia e pushimit të një grimce, masa e së cilës është 1 amu, është 931.5 MeV (106 eV).

bërthama atomike - pjesa qendrore e atomit, në të cilën është përqendruar pothuajse e gjithë masa (99,9%). Bërthama atomike përbëhet nga dy lloje të grimcave elementare - protone dhe neutrone. Emri i tyre i përbashkët është nukleon. Protoni dhe elektroni i përkasin të ashtuquajturave grimca të qëndrueshme dhe të qëndrueshme, neutroni është i qëndrueshëm vetëm kur është në bërthamë.

Numri i përgjithshëm i protoneve dhe neutroneve në një bërthamë quhet numri masiv dhe shënohet me shkronjën A (ose M). Meqenëse ngarkesa e neutronit është zero, dhe protoni ka një elementar ngarkesë pozitive+1, atëherë ngarkesa e bërthamës është e barabartë me numrin e protoneve në të, i cili quhet numri i tarifës(Z) ose numer atomik. Numri i neutroneve në bërthamë është i barabartë me ndryshimin midis numrit të masës A dhe numrit atomik Z të elementit: N = A-Z (AZX).

Ngarkesa elektrike (q) e bërthamës është e barabartë me produktin e ngarkesës elektrike elementare (e) dhe numrin atomik (Z) të elementit kimik të sistemit periodik:

Forcat bërthamore.

Protonet dhe neutronet mbahen brenda një bërthame atomike forcat bërthamore . Forcat bërthamore përbëjnë energjinë e mundshme lidhëse të bërthamës. Është vërtetuar se shuma e energjive të protoneve dhe neutroneve të lira është më e madhe se energjia e bërthamës së përbërë prej tyre, nga e cila rrjedh se energjia duhet shpenzuar për të ndarë bërthamën në përbërësit e saj. Energjia minimale e nevojshme për këtë quhet energjia lidhëse bërthamore .

E njëjta pamje vërehet nëse mbledhim masat e nukleoneve që përbëjnë bërthamën e një atomi. Masa e llogaritur e bërthamës do të jetë më e madhe se masa aktuale e bërthamës. Diferenca midis masës së llogaritur dhe asaj aktuale të bërthamës quhet defekt masiv.

Forcat bërthamore nuk varen nga prania ose mungesa e një ngarkese elektrike në nukleone, ato veprojnë vetëm në distanca shumë të vogla (10-13 cm) dhe dobësohen shumë shpejt me rritjen e distancës midis grimcave bërthamore.

Forcat bërthamore karakterizohen nga vetia e ngopjes, e cila konsiston në faktin se nukleoni është i aftë për ndërveprim bërthamor njëkohësisht me vetëm një numër të vogël nukleonësh fqinjë, gjë që tregon natyrën e mundshme të forcave bërthamore si forca të llojit të shkëmbimit.

Vetitë kryesore të forcave bërthamore shpjegohen me faktin se nukleonet shkëmbejnë grimca me një masë pak më shumë se 200 masa elektronike (X. Yukawa, 1935), grimca të tilla u zbuluan eksperimentalisht (1947) dhe quheshin π-mezone ose pione (atje janë π- mezone pozitive, negative dhe neutrale). Mesonët nuk janë pjesë përbërëse protonet dhe neutronet, por emetohen dhe absorbohen prej tyre (ashtu si atomet lëshojnë dhe thithin kuantet rrezatimi elektromagnetik), ndërsa protoni që emetoi një pion pozitiv shndërrohet në neutron, dhe neutroni pas kapjes së një pioni shndërrohet në proton. Të gjitha këto procese sigurojnë ndërveprim të fortë dhe në këtë mënyrë stabilitetin e bërthamave.

Protoni (r) - një grimcë elementare që është pjesë e çdo bërthame atomike, që ka një ngarkesë pozitive të barabartë me ngarkesën elementare njësi +1 (1,602*10-19C). Masa e mbetur e një protoni është 1,00758 amu. hani. ose 938.27 MeV.

Numri i protoneve në bërthamë ( numer atomik) për çdo element është rreptësisht konstante dhe i përgjigjet numrit rendor të elementit (Z) të tabelës. Meqenëse çdo proton ka një ngarkesë elementare pozitive të energjisë elektrike, numri atomik i elementit tregon gjithashtu numrin e pozitivit tarifat elementare në bërthamën e çdo atomi të një elementi kimik. Quhet edhe numri rendor i një elementi numri i tarifës. Numri i protoneve në bërthamë përcakton numrin e elektroneve në shtresën e një atomi (por jo anasjelltas) dhe, në përputhje me rrethanat, strukturën e predhave të elektroneve dhe Vetitë kimike elementet.

Neutron ( n) - grimcë elementare elektrike neutrale (mungon vetëm në bërthamën e hidrogjenit të lehtë), masa e pushimit të së cilës është e barabartë me 1,00898 a.u. hani. ose 939.57 MeV. Masa e një neutroni është më e madhe se masa e një protoni me dy masa elektronike. Në bërthamën atomike, neutronet janë të qëndrueshme, numri i tyre (N) në bërthamën e një atomi të të njëjtit element mund të luhatet, gjë që në thelb jep vetëm një karakteristikë fizike të elementit (1).

Elektroni është një grimcë elementare e qëndrueshme me masë pushimi të barabartë me 0,000548 AU. e.m., dhe në njësi absolute të masës - 9,1 * 10-28 kg. Ekuivalenti i energjisë a. hani. elektroni është 0,511 MeV dhe ngarkesa elektrike elementare është 1,602 * 10-19 C.

Elektronet lëvizin rreth bërthamës në orbita me një formë dhe rreze të caktuar. Orbitat grupohen në shtresa elektronike (mund të jenë maksimumi shtatë: K, L, M, N, O, P, Q). Numri më i vogël i elektroneve që mund të jenë në orbitalet e një shtrese përcaktohet nga relacioni kuantik:

m=2n2,

ku n është kryesore numër kuantik(në këtë rast përkon me numrin e shtresës. Prandaj në shtresën K mund të ketë 2 elektrone (n=1), në shtresën L 8 elektrone (n=2) etj.

Roli kryesor në bashkëveprimin e elektroneve me bërthamën atomike luhet nga forcat elektromagnetike (forcat e tërheqjes së Kulombit të ngarkesave elektrike të kundërta). Sa më afër bërthamës të jetë një elektron, aq më shumë energji potenciale(energjia e lidhjes me bërthamën) dhe më pak energji kinetike (energjia e rrotullimit të elektronit). Prandaj, elektronet nga orbita e jashtme (energjia e lidhjes është rreth 1-2 eV) janë më të lehta për t'u shkulur sesa nga ajo e brendshme.

Kalimi i një elektroni individual nga orbita në orbitë shoqërohet gjithmonë me thithjen ose çlirimin e energjisë (një sasi energjie absorbohet ose emetohet). Sipas postulateve të Bohr-it, një sistem atomik është në një gjendje të palëvizshme, e cila karakterizohet nga një energji e caktuar. Për një kohë pafundësisht të gjatë, çdo atom mund të ekzistojë vetëm në një gjendje të palëvizshme me një energji minimale, e cila quhet kryesore ose normale . Quhen të gjitha gjendjet e tjera të palëvizshme të një atomi me energji të larta i emocionuar . Kalimi i një elektroni nga një nivel energjetik në tjetrin, më i largët nga bërthama (me energji më të lartë) quhet procesi i ngacmimit .

Si rezultat i një përplasjeje me atome të tjera, me ndonjë grimcë të ngarkuar, ose me thithjen e një fotoni të rrezatimit elektromagnetik, një atom mund të kalojë nga një gjendje e palëvizshme me një energji më të ulët në një gjendje të palëvizshme me një energji më të lartë. Jetëgjatësia e një atomi në gjendje të ngacmuar nuk i kalon s. Nga çdo gjendje e ngacmuar, atomi kalon spontanisht në gjendjen bazë, ky proces shoqërohet me emetimi i fotoneve (kuanta). Në varësi të ndryshimit në energjitë e atomit në dy gjendjet ndërmjet të cilave ndodh kalimi, kuanti i emetuar i rrezatimit elektromagnetik mund t'i përkasë diapazonit të valëve të radios, rrezatimit infra të kuq, dritë e dukshme, rrezatimi ultravjollcë ose me rreze X.

Me të fortë ndikimet elektrike elektronet mund të ikin nga atomi. Një atom që ka humbur një ose më shumë elektrone bëhet një jon pozitiv, ndërsa një atom që ka fituar një ose më shumë elektrone bëhet një jon negativ. Procesi i formimit të joneve nga atomet neutrale quhet jonizimi . Në kushte normale, një atom në gjendjen e një joni ekziston për një kohë shumë të shkurtër. Hapësirë ​​e lirë në orbitë jon pozitiv mbushet me një elektron të lirë dhe atomi përsëri bëhet një sistem elektrikisht neutral. Ky proces quhet rikombinimi i joneve (deionizimi) dhe shoqërohet me çlirimin e energjisë së tepërt në formë rrezatimi.

Izotopet, izotonet, izobaret.

Atomet që kanë bërthama me të njëjtin numër protonesh por që ndryshojnë në numrin e neutroneve janë varietete të të njëjtit element kimik dhe quhen izotopet. Elementë të tillë kanë të njëjtin numër në tabelë, por numra të ndryshëm masiv (3919K, 4019K, 4119K). Meqenëse ngarkesat e bërthamave të këtyre atomeve janë të njëjta, predha e tyre elementare kanë pothuajse të njëjtin lloj strukture, dhe atomet me bërthama të tilla janë jashtëzakonisht të ngjashme në vetitë kimike. Shumica e elementeve kimike në natyrë janë një përzierje izotopësh. Zakonisht, në një përzierje të izotopeve të një elementi të veçantë, mbizotëron një izotop, dhe pjesa tjetër përbën vetëm një përqindje të vogël (për shembull, kaliumi përbëhet nga: 39K - 93,08%; 40K - 0,0119%; 41K - 6,91%) (4 ).

Për të dalluar izotopet e një elementi kimik nga njëri-tjetri, para emrit të elementit caktohet një numër masiv, e barabartë me shumën e të gjitha grimcave të bërthamës së një izotopi të caktuar, dhe më poshtë - ngarkesa e bërthamës (numri i protoneve), që korrespondon me numrin serial të elementit në tabelë. Pra, hidrogjeni i lehtë më i zakonshëm në natyrë 11H (protium) përmban 1 proton, i cili është i rrallë në mesin e atomeve të hidrogjenit 21H (deuterium) - 1 proton dhe 1 neutron, dhe nuk gjendet kurrë në natyrë 31H (tritium) - 1 proton dhe 2 neutrone ( tritium i përftuar artificialisht nga rrezatimi i deuteriumit me neutrone të ngadalta) (4).

Të dallojë të qëndrueshme dhe e paqëndrueshme (radioaktive ) izotopet . Të parat përfshijnë izotope të tillë, bërthamat e të cilave, në mungesë të ndikimeve të jashtme, nuk pësojnë asnjë transformim, të dytët janë izotope, bërthamat e të cilave mund të kalbet spontanisht (pa ndikim të jashtëm), duke formuar bërthamat e atomeve të elementeve të tjerë. . Bërthamat e të gjitha izotopeve të elementeve kimike quhen nukleide, quhen nukleide të paqëndrueshme radionuklidet . Aktualisht njihen rreth 300 izotope të qëndrueshme dhe rreth 1500 radioaktive.

Gjendja e stabilitetit bërthamat atomike: të qëndrueshme janë vetëm ato të bërthamave atomike që kanë një energji minimale në krahasim me të gjitha bërthamat në të cilat një bërthamë e caktuar mund të kthehet spontanisht.

Bërthamat atomike të elementeve të ndryshëm me numër të njëjtë neutronesh quhen izotoneve . Për shembull, 136C ka gjashtë protone dhe shtatë neutrone, 147N ka shtatë protone dhe gjithashtu shtatë neutrone.

Bërthamat atomike të elementeve të ndryshëm me të njëjtin numër masiv, por me një numër atomik të ndryshëm (d.m.th., të përbërë nga i njëjti numër nukleonesh me një raport të ndryshëm të protoneve dhe neutroneve) quhen izobaret .

Për shembull: 104Be, 105B, 106C, etj.

Dallimi në energjinë e bërthamave atomike të izobareve përcaktohet nga prania e një ngarkese elektrike në protone dhe ekzistenca e një ndryshimi në masat e protonit dhe neutronit. Pra, bërthamat që përmbajnë shumë më tepër protone se neutronet rezultojnë të jenë të paqëndrueshme, pasi ato kanë një energji të tepërt të ndërveprimit të Kulombit. Bërthamat që kanë më shumë neutrone se protonet janë të paqëndrueshme për faktin se masa e neutronit është më e madhe se masa e protonit, dhe një rritje në masën e bërthamës çon në një rritje të energjisë së tij. Bërthamat mund të çlirohen nga energjia e tepërt në dy mënyra:

1. me ndarje spontane të bërthamave në pjesë më të qëndrueshme;

2. nga një ndryshim spontan i ngarkesës bërthamore me një (shndërrimi i një protoni në një neutron ose i një neutroni në një proton).

Grimcat elementare.

Grimcat elementare nuk janë molekula, atome ose bërthama. Ata kanë një rreze (R) të barabartë me 10-14 - 10-15 m dhe një energji (W) prej rreth 106 - 108 eV. Tani numri i përgjithshëm i grimcave elementare të njohura (përfshirë antigrimcat) po i afrohet 400. Disa prej tyre janë të qëndrueshme ose pothuajse të qëndrueshme dhe ekzistojnë në natyrë në një gjendje të lirë ose të lidhur lirshëm. atë elektronet, të cilat janë pjesë e atomeve, antigrimcat e tyre - pozitroneve; protonet dhe neutronet, të cilat janë pjesë e bërthamave atomike; fotoneγ, të cilat janë kuante fushë elektromagnetike. Kjo përfshin edhe elektronike (anti)neutrinoνε, i lindur në proceset e transformimeve beta dhe në reaksionet termonukleare që ndodhin në yje. Të tjera grimcat elementare janë jashtëzakonisht të paqëndrueshme dhe formohen në rrezatimin sekondar kozmik ose merren në laborator. Këto përfshijnë muonet (mu-mezonet) μ– – një analog i rëndë i një elektroni (mμ ≈ 200me) u regjistrua në rrezet kozmike; pionët (pi-mezonet) π+, π0, π– – bartës të bashkëveprimit bërthamor dhe të tjerë.

Çdo grimcë ka një antigrimcë, e cila zakonisht shënohet me të njëjtin simbol, por me një tildë sipër saj. Masat, jetëgjatësia dhe rrotullimet e grimcave dhe antigrimcave janë të njëjta. Karakteristikat e tjera, duke përfshirë ngarkesën elektrike dhe momentin magnetik, janë të barabarta në vlerë absolute, por të kundërta në shenjë.

2. Llojet e zbërthimit radioaktiv.

Radioaktiviteti- kjo është vetia e bërthamave atomike të disa elementeve kimike që në mënyrë spontane të shndërrohen në bërthama të elementeve të tjerë me emetimin e një lloji të veçantë rrezatimi të quajtur rrezatimi radioaktiv . Vetë fenomeni quhet zbërthimi radioaktiv.

Transformimet radioaktive që ndodhin në natyrë quhen radioaktivitet natyror. Procese të ngjashme që ndodhin në substancat e marra artificialisht (përmes atyre përkatëse reaksionet bërthamore), - radioaktivitet artificial. Të dy llojet e radioaktivitetit i binden të njëjtave ligje.

Ekzistojnë llojet e mëposhtme të transformimeve bërthamore, ose llojet e zbërthimit radioaktiv: kalbja alfa, zbërthimi beta (elektronik, pozitron), kapja elektronike (kapja K), shndërrimi i brendshëm, zbërthimi bërthamor.

Kalbja alfa- kjo është ndarja spontane e një bërthame atomike të paqëndrueshme në një grimcë α (bërthama e një atomi heliumi 42He) dhe një bërthamë produkti (bërthama e vajzës). Në këtë rast, ngarkesa e bërthamës së produktit zvogëlohet me 2 njësi pozitive, dhe numri i masës me 4 njësi. Në këtë rast, elementi i produktit që rezulton zhvendoset në të majtë në krahasim me origjinalin një nga dy qelizat e sistemit periodik:

Pothuajse të gjitha (me përjashtime të rralla) bërthamat e atomeve të elementeve me një numër atomik 82 ose më shumë (ato që janë në tabelën periodike pas plumbit 82Pb) janë alfa radioaktive. Një grimcë alfa, duke fluturuar nga bërthama, fiton energjia kinetike rreth 4-9 MeV.

beta prishje- ky është një transformim spontan i bërthamave atomike të paqëndrueshme me emetimin e një grimce β, në të cilën ngarkesa e tyre ndryshon me një. Ky proces bazohet në aftësinë e protoneve dhe neutroneve për transformime të ndërsjella.

Nëse bërthama ka një tepricë të neutroneve("mbingarkesa me neutron" e bërthamës), pastaj elektronike β- - kalbje, në të cilin një nga neutronet kthehet në një proton, dhe bërthama lëshon një elektron dhe një antineutrino (masa dhe numri i ngarkesës së të cilëve është 0).

10n → 11p + e – + ν – || AZX → AZ+1Y + β – + ν – +Q || 4019K → 4020Ca + β – + ν – + Q.

Gjatë këtij zbërthimi, ngarkesa e bërthamës dhe, në përputhje me rrethanat, numri atomik i elementit rritet me një (elementi zhvendoset në sistemin periodik me një numër në të djathtë të origjinalit), dhe numri i masës mbetet i pandryshuar. Zbërthimi elektronik beta është karakteristik për shumë elementë radioaktivë natyralë dhe të prodhuar artificialisht.

Nëse raporti i pafavorshëm i neutroneve dhe protoneve në bërthamë është për shkak të protonet e tepërta, pastaj pozitron ( β+ ) prishje, në të cilën bërthama lëshon një pozitron (një grimcë me të njëjtën masë si një elektron, por me ngarkesë +1) dhe një neutrino, dhe një nga protonet shndërrohet në një neutron:

11p → 10n + e+ + ν+ || AZX → AZ-1Y + β+ + ν+ +Q || 3015P → 3014Si + β+ + ν+ +Q

Ngarkesa e bërthamës dhe, në përputhje me rrethanat, numri atomik i elementit zvogëlohet me një, dhe elementi fëmijë do të zërë një vend në sistemin periodik një numër në të majtë të atij origjinal, numri i masës mbetet i pandryshuar. Zbërthimi i pozitronit vërehet në disa izotopë të prodhuar artificialisht.

Një pozitron, duke fluturuar nga bërthama, shkëput një elektron "shtesë" nga lëvozhga e një atomi ose ndërvepron me një elektron të lirë, duke formuar një çift "pozitron-elektron", i cili menjëherë shndërrohet në dy kuanta gama me një energji ekuivalente me masa e grimcave (e+ dhe e-) 0,511 MeV. Procesi i shndërrimit të çiftit "pozitron-elektron" në dy γ-kuanta quhet asgjësimi(shkatërrimi), dhe rrezatimi elektromagnetik që rezulton - asgjësimi. Kështu, gjatë zbërthimit të pozitronit, jashtë atomit mëmë nuk fluturojnë grimca, por dy kuanta gama me një energji prej 0,511 MeV.

Spektri i energjisë i grimcave β të çdo burimi beta është i vazhdueshëm (nga të qindtat e MeV - rrezatim i butë, deri në 2-3 MeV - rrezatim i fortë).

Kapja elektronike- transformimi spontan i bërthamës atomike, në të cilën ngarkesa e saj zvogëlohet me një për shkak të kapjes së një prej elektroneve orbitale dhe shndërrimit të një protoni në një neutron.

Kjo ndodh nëse bërthama ka një tepricë të protoneve, por jo energji të mjaftueshme për zbërthimin e pozitronit. Një nga protonet e bërthamës kap një elektron nga një prej lëvozhgave të atomit, më së shpeshti nga shtresa K më e afërt me të (kapja K) ose më rrallë nga shtresa L (kapja L) dhe shndërrohet në një neutron me emetimin e një neutrine. Në këtë rast, elementi fëmijë, si në rastin e zbërthimit të pozitronit, zhvendoset në sistemin periodik me një qelizë në të majtë të origjinalit.

11p + 0-1е → 10n + ν+ || AZX + 0-1е → AZ-1Y + ν+ + hν || 12352Te + 0-1е → 12351Sb + ν+ + hν

Një elektron hidhet në vendin e zbrazur në shtresën K nga shtresa L, në vendin e fundit nga shtresa tjetër, etj. Çdo kalim i një elektroni nga shtresa në shtresë shoqërohet me çlirimin e energjisë në formë të kuantave të rrezatimit elektromagnetik (varg i rrezeve X).

Prishja e pozitronit dhe kapja e elektroneve, si rregull, vërehen vetëm në mënyrë artificiale izotopet radioaktive (4).

Fisioni bërthamor- ky është një ndarje spontane e bërthamës, në të cilën, pa ndonjë ndikim të jashtëm, ndahet në dy pjesë, si rregull, të pabarabarta. Pra, bërthama e uraniumit mund të ndahet në bërthama bariumi (56Ba) dhe kripton (36Kr). Ky lloj zbërthimi është karakteristik për izotopet e elementeve pas uraniumit në tabelën periodike. Nën veprimin e forcave të sprapsjes elektrostatike të ngarkesave të ngjashme, bërthamat e fragmentit fitojnë një energji kinetike të rendit 165 MeV dhe shpërndahen në drejtime të ndryshme me shpejtësi të madhe.

konvertimi i brendshëm. Bërthama e ngacmuar transferon energjinë e ngacmimit në një nga elektronet shtresat e brendshme(shtresa K-, L- ose M), e cila si rezultat shpërthen nga atomi. Pastaj një nga elektronet nga shtresat më të largëta (nga më e larta nivelet e energjisë) kryen një kalim kuantik në një vend "të lirë" me emetimin e rrezatimit karakteristik me rreze X.

3. Ligji i zbërthimit radioaktiv.

Sasia e çdo izotopi radioaktiv zvogëlohet me kalimin e kohës për shkak të zbërthimit radioaktiv (transformimi i bërthamave). Prishja radioaktive vazhdon vazhdimisht, shpejtësia e këtij procesi dhe natyra e tij përcaktohen nga struktura e bërthamës. Prandaj, ky proces nuk mund të ndikohet nga asnjë mjet konvencional fizik ose kimik pa ndryshuar gjendjen e bërthamës atomike. Për më tepër, zbërthimi është i natyrës probabiliste, domethënë është e pamundur të përcaktohet saktësisht se kur dhe cili atom do të kalbet, por në çdo periudhë kohore, mesatarisht, një pjesë e caktuar e atomeve kalbet.

Për çdo izotop radioaktiv Shpejtësia mesatare zbërthimi i atomeve të tij është konstant, i pandryshuar dhe karakteristik vetëm për një izotop të caktuar. Konstanta e zbërthimit radioaktiv λ për një izotop të caktuar tregon se cila pjesë e bërthamave do të kalbet për njësi të kohës. Konstanta e zbërthimit shprehet në njësi reciproke të kohës, s-1, min-1, h-1, etj., për të treguar se numri i bërthamave radioaktive zvogëlohet me kalimin e kohës, nuk rritet.

Transformimi spontan i bërthamave të çdo izotopi radioaktiv i nënshtrohet ligji i zbërthimit radioaktiv, i cili përcakton se i njëjti fraksion i bërthamave të disponueshme zbërthehet për njësi të kohës.

Shprehja matematikore e këtij ligji, e cila përshkruan procesin e zvogëlimit të numrit të bërthamave radioaktive me kalimin e kohës, shfaqet me formulën e mëposhtme:

Nt = N0e-λt, (Nt = N0e-0,693t/T) (1),

ku, Nt është numri i bërthamave radioaktive të mbetura me kalimin e kohës;

N0 është numri fillestar i bërthamave radioaktive në kohën t=0;

λ është konstanta e zbërthimit radioaktiv (=0,693/T);

T është gjysma e jetës së radioizotopit të dhënë.

Për të karakterizuar shkallën e kalbjes së elementeve radioaktive në praktikë, përdoret gjysma e jetës.

Gjysem jete- kjo është koha gjatë së cilës gjysma e numrit fillestar të bërthamave radioaktive kalbet. Ai shënohet me shkronjën T dhe shprehet në njësi të kohës.

Për izotope të ndryshme radioaktive, gjysma e jetës varion nga fraksionet e një sekonde deri në miliona vjet. Për më tepër, i njëjti element mund të ketë izotope me gjysmë jetë të ndryshme. Prandaj, elementët radioaktivë ndahen në jetëshkurtër (orë, ditë) - 13153I (8,05 ditë), 21484Po (1,64 * 10-4 sek.) dhe jetëgjatë (vjet) - 23892U (T = 4,47 miliardë vjet), 13755Cs ( 30 vjeç), 9038 Sr (29 vjeç).

Ekziston një lidhje e anasjelltë midis gjysmë-jetës dhe konstantës së kalbjes, d.m.th. sa më shumë λ, aq më pak T dhe anasjelltas.

Grafikisht, ligji i zbërthimit radioaktiv shprehet me një kurbë eksponenciale (Fig. 2.1.). Siç mund të shihet nga figura, me një rritje të numrit të gjysëm jetëve, numri i atomeve të paprishura zvogëlohet, duke iu afruar gradualisht zeros [et al., 1999].

Oriz. 2.1. Imazhi grafik ligji i zbërthimit radioaktiv.

Aktiviteti i një elementi radioaktiv e barabartë me numrin e zbërthimeve për njësi të kohës. Sa më shumë transformime radioaktive përjetojnë atomet e një substance të caktuar, aq më i lartë është aktiviteti i saj. Siç vijon nga ligji i zbërthimit radioaktiv, aktiviteti i një radionuklidi është proporcional me numrin e atomeve radioaktive, domethënë rritet me një rritje në sasinë e një substance të caktuar. Meqenëse shkalla e zbërthimit të izotopeve radioaktive është e ndryshme, të njëjtat sasi në masë të radionuklideve të ndryshëm kanë aktivitete të ndryshme.

Në sistemin SI, njësia e aktivitetit është bekereli (Bq) - shpërbërja për sekondë (disp/s). Së bashku me Bk, përdoret një njësi jashtë sistemit - curie (Ci). 1Ci është aktiviteti i çdo lënde radioaktive (izotopi) në të cilin ndodhin 3,7 * 1010 akte zbërthimi në sekondë. Njësia e kurit korrespondon me radioaktivitetin e 1 g radium.

1Ci \u003d 3,7 * 1010 Bq; 1mCi = 37MBq 1mCi = 37 kBq

Aktiviteti i çdo preparati radioaktiv pas kohës t përcaktohet nga formula që korrespondon me ligjin bazë të zbërthimit radioaktiv:

Në =A0e-0,693t/T (2),

ku At është aktiviteti i barit pas kohës t;

A0 është aktiviteti fillestar i barit;

e - bazë logaritmet natyrore(e=2,72);

t është koha gjatë së cilës radioizotopi u prish;

T është gjysma e jetës; vlerat e T dhe t duhet të kenë të njëjtin dimension (min., sek., orë, ditë, etj.).

(Shembull: Aktiviteti A0 i elementit radioaktiv 32P në një ditë të caktuar është 5 mCi. Përcaktoni aktivitetin e këtij elementi në një javë. Gjysma e jetës T të elementit 32P është 14,3 ditë. Aktiviteti i 32P pas 7 ditësh. Në \u003d 5 * 2.720.693 * 7 / 14.3 = 5 * 2.720.34 = 3.55 mCi).

Njësitë e Curie (Ci) janë të papërshtatshme për karakterizimin e aktivitetit gama të burimeve. Për këto qëllime, është futur një njësi tjetër - ekuivalenti i 1 mg radium (mg-eq. radium). Miligram ekuivalent i radiumit është aktiviteti i çdo preparati radioaktiv, rrezatimi gama i të cilit, në kushte të njëjta matjeje, krijon të njëjtën normë doze ekspozimi si rrezatimi gama prej 1 mg radiumi i Standardit Shtetëror të Radiumit të Federatës Ruse kur përdoret një filtër platini 0.5 mm e trashë. Njësia e ekuivalentit miligram të radiumit nuk përcaktohet nga standardet ekzistuese, por përdoret gjerësisht në praktikë.

Një burim pika prej 1 mg (1 mCi) radiumi, i cili është në ekuilibër me produktet e kalbjes, pas filtrimit fillestar përmes një pllake platini me trashësi 0,5 mm, krijon një normë doze prej 8,4 R/h në ajër në një distancë prej 1 cm. Kjo vlerë quhet konstanta e gama e jonizimit të radiumit dhe shënohet me shkronjën Kγ . Konstanta gama e radiumit merret si standard i shkallës së dozës së rrezatimit. Kγ e të gjithë emetuesve të tjerë gama krahasohet me të. Ekzistojnë tabela të konstanteve gama për shumicën e izotopeve radioaktive.

Kështu, konstanta gama e 60Co është 13.5 R/h. Krahasimi i konstantave gama të radiumit dhe 60Co tregon se 1 mCi e radionuklidit 60Co krijon një dozë rrezatimi që është 1,6 herë më e madhe se 1 mCi radium (13,5/8,4=1,6). Me fjalë të tjera, sipas dozës së rrezatimit të krijuar në ajër, 1 mCi e radionuklidit 60Co është ekuivalente me 1,6 mCi radium, d.m.th., rrezatimi gama i emetuar nga një preparat 60Co me një aktivitet prej 0,625 mCi krijon të njëjtën dozë rrezatimi si 1. mCi e radiumit.

Gama ekuivalenti M i një izotopi lidhet me aktivitetin e tij A (mCi) përmes konstantës së gama jonizuese Kγ nga relacionet:

M = AKγ / 8.4 ose A = 8.4M/Kγ (3),

të cilat ju lejojnë të largoheni nga aktiviteti i një lënde radioaktive, të shprehur në mEq. radium ndaj aktivitetit të shprehur në mCi dhe anasjelltas.

Tema: Nuklidet dhe izotopet. Koncepti i natyrës

radioaktiviteti.

Data e mësimit:

Tema: Nuklidet dhe izotopet. Koncepti i natyrës së radioaktivitetit. klasa e 8-të

Të formojë konceptet "nuklid", "izotope", të zgjerojë të kuptuarit e studentëve për konceptin "element kimik", të formojë ide fillestare për natyrën e radioaktivitetit.

Detyrat:

1. Të sigurojë asimilimin e konceptit "nuklid", konceptit "izotope" në bazë të zgjidhjes së situatës problemore, duke sqaruar konceptin "element kimik"; jepni një ide për natyrën e radioaktivitetit.

2. Vazhdimi i zhvillimit arsimor dhe organizativ

shkathtësitë, arsimore dhe intelektuale (analizoni, krahasoni, krahasoni, përgjithësoni, nxirrni përfundime), edukative dhe informative (punë me një libër shkollor, materiale vetë-testimi, diagnostike

dhe teste reflektuese, me diagrame), edukative dhe komunikuese (dëgjo, fol me gojë dhe

shkrimi, bashkëpunimi).

3. Kultivoni aftësinë për të marrë pjesë në një kolektiv

diskutimi i rezultateve të aktiviteteve të tyre edukative, për të kultivuar një kulturë ekologjike, duke i kushtuar vëmendje rreziqeve që lidhen me përdorimin e radioaktivitetit

Pajisjet:

Lloji i mësimit:

Libër mësuesi, sistemi periodik i elementeve kimike, përmbledhje.

Të kombinuara.

Drejtimi

( 13 min.)

1. Kontrollimi i detyrave të shtëpisë.

1. Motivimi.

Sondazh individual.

(3 persona)

Tregon temën e mësimit.

Përgjigjuni pyetjeve të mësuesit.

Hapni një fletore, shkruani datën dhe një temë të re.

Formimi i njohurive të reja (20min.)

1. Koncepti i "nuklidit".

1. Izotopet.

3.3 Masa atomike relative.

3.3 Koncepti i radioaktivitetit.

Prezanton konceptin e "nuklidit".

Jep një përkufizim të konceptit të "izotopeve", propozon të shënohen përkufizimet në mënyrë abstrakte.

Jep konceptinMasa atomike relative”.

Jep një ide të radioaktivitetit.

Dëgjoni shpjegimin

mësuesit bëjnë

të dhënat përkatëse

në fletoren e punës.

Dëgjimi, mbajtja e shënimeve.

Dëgjimi, mbajtja e shënimeve.

Dëgjimi, mbajtja e shënimeve.

Aplikimi i njohurive dhe aftësive të reja

(6 min.)

Formulon pyetje për të përforcuar një temë të re.

Ata u përgjigjen pyetjeve. Zgjidh problemet në dërrasën e zezë dhe në fletore.

Detyrë shtëpie (2 min.)

Shpjegon detyrat e shtëpisë.

shkruani detyre shtepie në një ditar.

Reflektim (2 min.)

Organizimi i vlerësimit të orës së mësimit nga nxënësit, vetëvlerësimi i tyre në asimilimin e materialit të ri.

Vlerësoni mësimin, jepni vetëvlerësim të përvetësimit të materialit.

Gjatë orëve të mësimit.

Koha e organizimit.

Përditësimi i njohurive.

2.1 Kontrollimi i detyrave të shtëpisë.

Pyetje për nxënësin e parë:

Modeli planetar i strukturës së atomit.

Pyetje shtesë:

Sa është ngarkesa e bërthamës dhe numri i elektroneve në atomet e elementeve të mëposhtëm:N, Al, Fe, Br, Au?

Pyetje për studentin e dytë:

Cilat janë parametrat për karakterizimin e një atomi?

Pyetje shtesë:

Cili është formulimi i ligjit periodik të D.I. Mendeleev?

Pyetje për nxënësin e tretë:

Cila është struktura e sistemit periodik të elementeve kimike të D. I. Mendeleev?

Pyetje shtesë:

Si ndryshojnë vetitë e elementeve kimike në një periudhë të shkurtër?

2.1 Motivimi.

Shumica e elementeve që gjenden në natyrë përbëhen nga disa lloje atomesh që ndryshojnë në masat e tyre atomike relative. Shembull: klori gjendet në natyrë si një përzierje e dy llojeve të atomeve, njëri prej të cilëve përmban 18 dhe tjetri 20 neutrone në bërthamë.

Çdo lloj atomi, pavarësisht se i përket një elementi të caktuar, përshkruhet në mënyrë unike nga numri i nukleoneve (shuma e protoneve dhe neutroneve). Prandaj, numri i llojeve të atomeve tejkalon numrin e elementeve.

Formimi i njohurive të reja.

Pra, ne vijmë në temën e mësimit tonë: Nuklidet dhe izotopet. Koncepti i natyrës së radioaktivitetit. Shkruani atë në fletoren tuaj.

1. Nuklidet.

Hulumtimi në fillim të shekullit të 20-të U zbulua se atomet e të njëjtit element mund të kenë masa të ndryshme. Kjo shpjegohet me faktin se në bërthamat e tyre me të njëjtin numër protonesh mund të ketë një numër të ndryshëm neutronesh. Numri i përgjithshëm i protoneve (Z) dhe neutroneve (N) në bërthamë quhet numri masiv i atomit (A):

A = Z + N.

Numri masiv praktikisht përcakton masën e bërthamës, dhe për këtë arsye,

dhe masa e të gjithë atomit, pasi masa e elektroneve është një pjesë e parëndësishme

masa totale e atomit.

Ngarkesa e bërthamës së atomit Z (d.m.th., numri i protoneve) dhe numri i masës së tij A tregohen me indekse numerike në të majtë të simbolit të elementit kimik -

ZR

për shembull:

16 19 92

35 S,40 K,238 U

Le të shkruajmë përkufizimin në një fletore:

Lloji i atomeve me një vlerë të caktuar të numrit dhe masës atomik

thirret numrinukleide.

Për të përcaktuar një nuklid, përdorni emrin e elementit ose simbolin e tij, ku tregohet vetëm numri i masës: karboni-12, ose

12 16 32

NGA; oksigjen-16, ose O; squfur-35, ose S.

Numri i neutroneve N për çdo nuklid mund të llogaritet lehtësisht nga diferenca

N \u003d A - Z. Pra, nuklidi i squfurit 35S ka 19 neutrone në bërthamë (35 - 16 \u003d 19), dhe nuklidi i kaliumit 40K ka 21 (40 - 19 \u003d 21) dhe bërthamën e uraniumit 238

U - 146 (238 − 92 = 146) neutrone.

Një pyetje tjetër me të cilën u përballën shkencëtarët: pse masat atomike relative të shumicës së elementeve nuk janë vlera të plota, megjithëse numri i masës së nuklideve të tyre shprehet si numra të plotë?

Zbulimi i izotopeve bëri të mundur përgjigjen e kësaj pyetjeje.

3.2 Izotopet.

Në fillim të shekullit XX. Është vërtetuar se shumica e elementeve kimike në natyrë ekzistojnë në formën e disa nuklideve. Pra, litiumi natyror (Z = 3), përveç nuklideve, në bërthamat e të cilave ka 4 neutrone, ka nukleide me numrin e neutroneve 3. Numrat në masë të nuklideve të tilla janë përkatësisht 6 dhe 7:

3 3

6 Lidhe7 Li

Nuklidet e këtij lloji quhen izotopë.Le të shkruajmë përkufizimin (nxënësit shkruajnë në fletoret e tyre):

izotopet quhen nuklide që kanë të njëjtin numër atomik

masat (d.m.th., numri i njëjtë i protoneve në bërthamë), por masa e ndryshme

numrat. Prandaj, nuklidet

3 3

6 Lidhe7 Lijanë izotopet e litiumit dhe nuklidet

1 1 1

1 H2 H2 Hjanë izotopë të hidrogjenit. Me fjalë të tjera, izotopet janë varietete atomesh të të njëjtit element, bërthamat e të cilave përmbajnë një numër të ndryshëm neutronesh.

Fjala "izotope" në përkthim nga greke do të thotë "pushtues".

një vend". Izotopet e çdo elementi me të vërtetë zënë të njëjtin vend në tabelën periodike, pasi i përkasin të njëjtit element. Rrjedhimisht, vetitë kimike të izotopeve të një elementi të caktuar do të jenë gjithashtu të njëjta. Tani mund të japim një përkufizim më të saktë të një elementi kimik.Le ta shkruajmë në një fletore (nxënësit shkruajnë përkufizimin në një fletore):

Element kimik - lloji i atomeve me të njëjtën pagesë bërthamat.

Prandaj, atomet e një elementi kimik të caktuar janë nukleide

me të njëjtën ngarkesë bërthamore (numër atomik).

3.3 Masa atomike relative

Në natyrë, shumica e elementeve kimike ekzistojnë si një përzierje e nuklideve, secila prej të cilave karakterizohet nga vlera e vet. numri masiv. Prandaj, masa atomike relative e një elementi të caktuar është vlera mesatare e masave atomike relative të nuklideve të tij. Sigurisht, kjo merr parasysh përmbajtjen e çdo nuklidi në përzierjen natyrore.

Tani është e qartë pse masa atomike relative e kaliumit është më e vogël se ajo e argonit. Në kalium, më shumë se 93% e atomeve të tij natyrore kanë një numër masiv prej 39, dhe në argon, 99% e përzierjes natyrore llogaritet nga nuklidi argon-40. Prandaj, masa atomike relative e kaliumit është më afër 39, dhe e argonit - me 40. Megjithatë, ngarkesa e bërthamës së atomeve të kaliumit është 19 +, dhe argoni 18 +, dhe për këtë arsye ato vendosen në tabelën sipas kësaj Karakteristika kryesore e elementit kimik.

Le të sqarojmë dhe shkruajmë në një fletore përkufizimin e masës atomike relative të një elementi kimik.

Masa atomike relative e një elementi - sasi fizike, e cila tregon se sa herë masa mesatare e atomeve të një elementi kimik të caktuar është më e madhe se 1/12 e masës së nuklidit të karbonit-12 (12C).

Duke përmbledhur sa më sipër, mund të shkruajmë:

Numri masiv = Numri i nukleoneve në bërthamë.

Numër serik = Numri i protoneve në bërthamë ose numri i elektroneve në shtresën e një atomi.

Dallimi midis numrit masiv dhe numrit serik =numri i neutroneve në thelb.

3.4 Fenomeni i radioaktivitetit.

Të gjitha nuklidet mund të ndahen në dy lloje: të qëndrueshme dhe radioaktive.

Vetë emri "i qëndrueshëm" flet për stabilitetin e një nuklidi të caktuar, d.m.th., aftësinë e tij për të ekzistuar pa ndryshuar përbërjen e bërthamës për një kohë arbitrare të gjatë. Shumica e nuklideve që përbëjnë substancat rreth nesh janë të qëndrueshme. Këto janë hidrogjen-1, oksigjen-16, karbon-12, litium-6, litium-7, etj. Stabiliteti i këtyre nuklideve përcaktohet kryesisht nga qëndrueshmëria e bërthamave të tyre.

Stabiliteti i bërthamës varet vetëm nga raporti ndërmjet numrit të protoneve dhe neutroneve (është i ndryshëm për secilin element). Nëse ky raport shkon përtej kufijve të caktuar, bërthama (dhe bashkë me të edhe atomi) bëhet e paqëndrueshme. Ai prishet spontanisht, duke u kthyer në bërthamat e atomeve të elementeve të tjerë. Në këtë rast, lëshohen grimca të ndryshme. Ky fenomen është radioaktiviteti.

Djema, le të shkruajmë këtë përkufizim. Nxënësit shkruajnë përkufizimin në fletoren e tyre.

radioaktiviteti quhet transformimi spontan i jo-

bërthama të qëndrueshme atomike në bërthama të tjera, të shoqëruara nga emetimi i grimcave të ndryshme.

Për shembull, bërthamat e atomeve të radiumit Ra-226 zbërthehen në bërthamat e atomeve të radonit Rn-222 dhe bërthamat e atomeve të heliumit He-4(shikoni figurën numër 18 në faqen 48 të tekstit shkollor):

226 222 4

Ra→ Rn+ Ai.

88 86 2

Nukleide të afta për zbërthim radioaktiv quhenradionuklidet . Për shembull, uraniumi-238, jodi-131, stroncium-90, cezium-137 janë radionuklide.

Stabiliteti i radionuklideve karakterizohet nga gjysma e jetës. Gjysma e jetës (τ1/2) është koha gjatë së cilës gjysma e numrit fillestar të bërthamave të atomeve radioaktive të një elementi kalbet. Natyrisht, pas dy gjysmë jetësh, do të mbetet një e katërta, dhe pas tre - një e teta e të gjithë radionuklideve të disponueshme. Sa më e gjatë të jetë gjysma e jetës, aq më gjatë vazhdon radionuklidi dhe aq më i gjatë

ndikimi i saj në mjedisi dhe një person. Për shembull, që nga prilli 1986, pas aksidentit në Centrali bërthamor i Çernobilit më shumë se pesëqind gjysmë jetë të jodit-131 tashmë kanë kaluar (τ1/2 = 8,5 ditë) dhe praktikisht është zhdukur. Në të njëjtën kohë, cezium-137 (τ1/2 është afërsisht 30 vjet) dhe radionuklide të tjerë vazhdojnë të gjenden në zonat e kontaminuara.

Aplikimi i njohurive të reja.

Djema, tani le të përsërisim materialin e trajtuar me ju (nxënësit u përgjigjen pyetjeve së bashku me mësuesin).

Përcaktoni konceptet: "nuklid", "izotope", "element kimik",

"radioaktiviteti".

16 17 3 4

Tregoni përbërjen e bërthamave të nuklideve izotopike: a)O, O; b) Ai, Ai.

Shkruani simbolet e nuklideve të zinkut, bërthamat e të cilave përmbajnë 34, 36, 38, 40 neutrone.

234 235 238

Shpjegoni se si ndryshojnë nukklidet e izotopeve të uraniumit92 U92 U92 U

Detyre shtepie.

§ 10 (me gojë), ass. 5, 7, 10.

Reflektimi.

A ju pëlqeu djema aktiviteti? Vizatoni në formën e emoticoneve qëndrimin tuaj ndaj mësimit.

(N), dhe bërthama është në një gjendje të caktuar energjetike (gjendja bazë ose një nga gjendjet izomere).

Numri i protoneve Zështë numri atomik i elementit dhe shuma A=Z+N - numri masiv. Nuklidet që kanë të njëjtin numër atomik (d.m.th., që kanë të njëjtin numër protonesh) quhen izotope, të njëjtin numër masiv izobar, të njëjtin numër neutronesh izotone. Atomet e izotopit janë atome të të njëjtit element kimik (për shembull, izotopet e oksigjenit oksigjen-16, oksigjen-17 dhe oksigjen-18 kanë të njëjtin numër protonesh, Z= 8, por numër i ndryshëm neutronesh, N= 8, 9 dhe 10). Në këtë rast, të njëjtat izotopë të të njëjtit element mund të përfaqësojnë nuklide të ndryshme - izomere; kjo është arsyeja pse preferohet përdorimi i termit "nuklid" (në vend të "izotopit") kur përshkruhen dukuritë që lidhen me radioaktivitetin. Atomet e izobarit i referohen elementeve të ndryshëm kimikë, si azoti-16, oksigjeni-16 dhe fluori-16; në çdo zinxhir izobarik (d.m.th., në grupin e plotë të izobareve që kanë një numër masiv të caktuar), të gjitha elementet kimike janë të ndryshme nëse nuk merren parasysh gjendjet izomere të nuklideve. Pra, në një zinxhir izobarik me A= 6 Njihen 4 nuklide: hidrogjen-6 c N= 5 dhe Z= 1, helium-6 (4, 2), litium-6 (3, 3) dhe berilium-6 (2, 4); teorikisht, bor-6 mund të ekzistojë gjithashtu (1, 5), por ai nuk është vëzhguar eksperimentalisht.

Ndër radionuklidet dallohen jetëshkurtër dhe jetëgjatë. Radionuklidet që kanë ekzistuar në Tokë që nga formimi i saj shpesh quhen si natyrore jetëgjatë, ose radionuklidet primordiale; nukklide të tillë kanë një gjysmë jetë më të madhe se 5·10 8 vjet. Radionuklidet janë marrë artificialisht për çdo element; për elementët me një numër atomik (d.m.th., numrin e protoneve) afër njërit prej "numrave magjikë", numri i nuklideve të njohura mund të arrijë disa dhjetëra. Numri më i madh i nuklideve të njohura - 46 - ka (duke përjashtuar gjendjet izomere). Disa elementë kanë vetëm një nuklid të qëndrueshëm (të ashtuquajturit elementë monoizotopik, për shembull, ari dhe kobalti), dhe kallaji ka numrin maksimal të nuklideve të qëndrueshme - 10. Në shumë elementë, të gjitha nuklidet janë radioaktive (të gjithë elementët që kanë një numër atomik më të madh se ai i plumbit, si dhe teknetiumi dhe prometiumi). Çdo numër masiv korrespondon me nga 0 deri në 3 nuklide të qëndrueshme, numri i neutroneve - nga 0 në 6. Numri i përgjithshëm i të gjitha nuklideve të njohura tejkalon 3100 (duke përjashtuar izomerët; sot rreth 1000 nukleide janë të njohura në gjendjet bazë, për të cilat ekzistojnë një ose më shumë gjendje të ngacmuara metastabile me gjysmë jetë më të madhe se 0.1 μs).

Për shumë nuklide (përfshirë ato të qëndrueshme), parashikohet një ose një lloj tjetër radioaktiviteti, por në realitet nuk vërehet për shkak të gjysmëjetës jashtëzakonisht të gjatë. Në veçanti, për çdo numër të caktuar masiv A vetëm një nuklid beta-stabil është i mundur, që korrespondon me minimumin global të energjisë në një zinxhir të caktuar izobarik. Për nuklidet e tjera me dhënë A zbërthimi normal ose i dyfishtë beta lejohet kinematikisht (duke përfshirë β-, β + ose

Z dhe N në bërthama). Emri përdoret për të përcaktuar një nuklid. elementi, vlera A i është bashkangjitur Krom përmes një vizë ndarëse (për shembull, oksigjen-16, jod-131, uranium-235), ose simbol kimik. element, ngjitur me Krimenë në pjesën e sipërme majtas tregojnë A (16 O, 131 I, 235 U). Masa e një nuklidi, e shprehur në (a.m.u.), është e rrumbullakosur në A (vetëm një nuklid, 12 C, ka një vlerë të masës numër të plotë në a.u.m. dhe është saktësisht e barabartë me 12). Vlerat e sakta të masave të nuklideve individuale përcaktohen eksperimentalisht me metodën. Në parim, masa e çdo nuklidi është e barabartë me shumën e masave dhe , të cilat janë pjesë e bërthamave, minus masën që korrespondon me energjinë e lidhjes dhe në bërthamë (i ashtuquajturi defekt ma s), plus masën duke formuar shtresën elektronike, minus masën që korrespondon me energjinë e lidhjes me bërthamën. Për nuklidet e elementeve të lehta, masat zakonisht janë disi më të vogla (për shembull, masa e 16 O është 15.99491464 a.m.u.), për nuklidet e elementeve të rënda, masat mund të jenë. pak më e madhe (për shembull, masa e 232 Th është 232.038053805 a.m.u.).

H Uklidet ndahen në të qëndrueshme dhe radioaktive (). Çdo element me Z çift (deri në Z = 82) ka 2 ose më shumë nuklide të qëndrueshme natyrale, elementet me Z tek munden. 1 ose maksimumi 2 nuklide stabile; Elementet "tek" Тс (Z = 43), Pm (Z = 61) dhe të gjithë elementët "tek" me Z >= 85 nuk kanë nukleide të qëndrueshme, të gjitha nuklidet janë radioaktive. Nuklidet totale të qëndrueshme përafërsisht. 270; nga te gjitha ne rregull. 50 gjenden në natyrë, pjesa tjetër (rreth 1700) janë marrë artificialisht. Aktualisht i njohur për pothuajse të gjithë elementët. Mn. nukklidet e qëndrueshme dhe radioaktive përdoren si (). Në BRSS, përafërsisht. 140 dhe numër i madh preparate të fortifikuara me disa nukleide të qëndrueshme.

Për sistematikën e nuklideve, dhjetor. grafike forma; maksimumi tabela e nuklideve e zhvilluar nga shkencëtarët e Republikës Federale të Gjermanisë dhe e dhënë, veçanërisht, në v. 3 të "Enciklopedisë Fizike" (shtëpia botuese " Enciklopedia Sovjetike", M., 1991). Rezultatet më të besueshme të përcaktimit eksperimental të karakteristikave janë dhënë në botimin: "Skemat e zbërthimit. Energjia dhe intensiteti i rrezatimit ". Botim i Komisionit të 38-të Ndërkombëtar për Mbrojtjen nga Rrezatimi (ICRP: Në 2 orë, 4 libra, përkthyer nga anglishtja, M., 1987). Vlerat e sakta të masave të nukleideve individuale të qëndrueshme dhe të dhëna për bollëqet e tyre në natyrë gjenden në botim (shih "Pure and Appl. Chem.", 1984, v. 56, Nr. 6, f. 695-768).

H uklidet e një elementi të quajtur. ; nuklide të ndryshme. elemente me vlera të njëjta të A-i z rreth b a r dhe m dhe. Mund të ketë dy ose edhe tre të qëndrueshme (p.sh., 96 Zr, 96 Mo dhe 96 Ru). Për shkak të ndryshimeve në energjitë lidhëse dhe në bërthama, vlerat e sakta të masave të individit ndryshojnë nga njëra-tjetra. Nuklide të ndryshme. thirren elementet me të njëjtën vlerë N. izotonet (p.sh., 95 Mo, 96 Tc, 97 Ru).

Për bërthamat e nukleideve të qëndrueshme me Z deri në afërsisht 20-25, numri është afërsisht i barabartë me numrin , ndërsa Z rritet më tej për nuklidet e qëndrueshme, raporti i numrit në bërthamë me numrin gradualisht rritet në 1,5. Bërthamat e nukleideve që përmbajnë një numër më të madh se ky korrespondojnë me bërthamat e qëndrueshme të një elementi të caktuar, gjatë zbërthimit radioaktiv, zakonisht lëshojnë grimca b - dhe Z rritet me 1; bërthama nuklidesh, të varfëruara, m. b. si b + -radioaktive dhe i nënshtrohen kapjes elektronike, ndërsa Z zvogëlohet me 1 (shih).

Prevalenca e nuklideve në koren e tokës varet nga shumë faktorë. faktorët që përcaktojnë qëndrueshmërinë e bërthamave (energjitë lidhëse në to), dhe nga origjinali. kushtet në të cilat janë formuar këto nuklide. Naib. 16 O është e zakonshme në koren e tokës, bërthamat e së cilës përmbajnë 8 dhe dhe janë "magji e dyfishtë". Në natyrë përzierjet