Атомне ядро
2-й семестр
АТОМНА І ЯДЕРНА ФІЗИКА
УРОК 5/82
Тема. Атомне ядро
Мета уроку: ознайомити учнів з моделлю ядра атома й з історією відкриття протона й нейтрона.
Тип уроку: комбінований урок.
ПЛАН УРОКУ
Контроль знань | 15 хв. | Самостійна робота № 13 “Будова атома. Постулати Бора. Атомні спектри”. |
Демонстрації | 3 хв. | Відео-фрагменти фільму “Відкриття нейтрона”. |
Вивчення нового матеріалу | 22 хв. | 1. 2. Протонно-нейтронна модель ядра. |
Закріплення вивченого матеріалу | 5 хв. | 1. Якісні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі. |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Відкриття протона й нейтрона
Вивчення складу ядра проводили експериментально за допомогою бомбардування ядра а – частинками. Під час такого бомбардування з ядра вилітали частинки, що входять до його складу. Першою такою частинкою, відкритою Резерфордом 1919 р. під час бомбардування ядер, був протон, або ядро найлегшого ізотопу атома Гідрогену.
Виміри показали,
1930 р. Боті й Беккер, обстрілюючи берилій 
-частинками, виявили сильно проникне випромінювання. Спочатку припустили, що ядро Берилію, захопивши -частинку, перетворюється в збуджене ядро Карбону, перехід якого в нормальний стан супроводжується випущенням жорсткого?-випромінювання.
1931 р. Ірен і Фредерик Жоліо-Кюрі виявили, що нове випромінювання інтенсивно вибиває протони з речовин, що містять водень.
1932 р. англійський фізик Джеймс Чедвик, аналізуючи роботи Боті й Беккера й подружжя Жоліо-Кюрі, дійшов висновку, що спостережувані в різних газах пробіги й швидкості ядер віддачі можуть виникати під час зіткнення цих ядер не з?-квантами, а із частинками, маса яких наближується до маси протона. Оскільки ці частинки мали велику проникну здатність і безпосередньо не іонізували газ, значить, вони були електрично нейтральними. Адже заряджена частинка сильно взаємодіє з речовиною й тому швидко втрачає свою енергію. Нова частинка була названа нейтроном.
Нейтрони у вільному вигляді за земних умов практично не зустрічаються через їхню нестійкість. Нейтрон досить швидко мимовільно розпадається: середній час життя нейтрона близько 15,3 хвилини.
2. Протонно-нейтронна модель ядра
1932 року російський фізик Д. Д. Іваненко й німецький фізик В. Гейзенберг запропонували протонно-нейтронну модель ядра, справедливість якої була згодом підтверджена експериментально.
Ядро атома будь-якого хімічного елемента складається із двох видів елементарних частинок: протонів і нейтронів.
– Число протонів у ядрі дорівнює атомному номеру елемента Z в періодичній системі елементів і називається зарядовим числом.
Число нейтронів у ядрі позначають N.
– Сума числа протонів Z і числа нейтронів N у ядрі називають масовим числом і позначають буквою A: A = Z + N.
Як одиницю маси в атомній і ядерній фізиці використовують атомну одиницю маси (а. о. м.).
Атомна одиниця маси дорівнює 1/12 маси атома Карбону атомною масою 12 : 1 а. е. м. = 1,66057 – 10-27 кг.
Якщо під X мається на увазі символ хімічного елемента, то ядро будь-якого хімічного елемента в загальному вигляді позначається так: АZX. Наприклад, для Феруму: 5626Fe, для Нітрогену: 147N, для Урану: 23592U і т. ін. Протон і нейтрон позначаються, відповідно, як 11p і 10n. Оскільки масове число A являє собою загальне число протонів і нейтронів у ядрі, то число нейтронів у ядрі можна знайти в такий спосіб:
N = A – Z.
Співпрацівник Резерфорда Фредерик Содді виявив, що існують ядра з тим самим електричним зарядом, але різною масою (їх назвали ізотопами).
– Ізотопи являють собою ядра з тим самим значенням Z, але різними масовими числами A, тобто з різним числом нейтронів N.
Наприклад, водень має три ізотопи: 11H – протій (у ядрі тільки один протон), 21H – дейтерій (у ядрі – протон і нейтрон), 31H – тритій (у ядрі – протон і два нейтрони).
У сучасній фізиці прийнято, що протон і нейтрон – це два так званих зарядових стани однієї й тієї ж частинки – нуклона (від лат. nucleus – “ядро”). Протон – нуклон у зарядженому стані, нейтрон – у нейтральному. Використовуючи цей термін, можна стверджувати, що атомні ядра складаються з нуклонів.
ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Перший рівень
1. У скільки разів приблизно розмір атома більший від розміру атомного ядра?
2. Чи існують атомні ядра із зарядом меншим, ніж у протона?
3. Чому довелося відмовитися від припущення, що ядра атомів складаються тільки із протонів?
4. У ядрі якого атома немає нейтронів?
Другий рівень
1. Яке припущення (щодо сполуки ядер) дозволяли зробити результати дослідів із взаємодії -частинок з ядром атомів різних елементів?
2. Як за допомогою періодичної системи елементів Менделєєва визначити кількість протонів і нейтронів у певному елементі?
3. Чому в природі відсутні вільні нейтрони?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
Якісні питання
1. Визначте за допомогою таблиці Д. І. Менделєєва, атом якого хімічного елемента має: а) 3 протони в ядрі; б) 9 електронів.
2. Скільки нуклонів у ядрі атома Берилію 94Be? Скільки в ньому протонів? нейтронів?
3. У ядрі атома хімічного елемента 22 протони й 26 нейтронів. Назвіть цей елемент.
4. На рисунках схематично показані деякі ядра. Які з них належать ізотопам того самого хімічного елемента? Назвіть відповідні ізотопи.
ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ
– Відповідно до протонно-нейтронної моделі ядра атомів складаються із протонів і нейтронів (ці частинки мають загальну назву “нуклони”).
– Число Z протонів у ядрі називають зарядовим числом, загальне число A нуклонів – масовим числом. Число нейтронів у ядрі N = A – Z.
– Верхній індекс у позначенні ядра АZX відповідає масовому числу, а нижній – зарядовому числу ядра.
– Ізотопи – атоми одного хімічного елемента, що відрізняються за масою (кількістю нейтронів у ядрі).
Домашнє завдання
1. Підр-1: § 53; підр-2: § 27 (п. 1).
2. Зб.:
Рів1 № 17.1; 17.2; 17.3; 17.4.
Рів2 № 17.20; 17.21; 17.22; 17.23.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...