Радиоактивность и ядерные излучения

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Тема 2

Радиоактивность и ядерные излучения

2.1 Строение атома

2.2 Радиоактивность

2.1 Строение атома.

Строение атома, протоны, нейтроны, электроны, элементарные частицы.

Атом – это электронейтральная микросистема, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Протоны, нейтроны и электроны – элементарные частицы, входящие в состав атома.

В центре атома располагается очень плотное тяжелое ядро, которое состоит из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов. Ядро имеет положительный заряд, величина которого определяется числом протонов в ядре. Массы протона и нейтрона почти одинаковы и примерно равны одной условной единице (атомной единице массы или сокращенно а. е. м.). Протоны и нейтроны, составляющие атомное ядро, называют нуклонами (от латинского «nucleus», что означает «ядро»).

Нуклоны. Ядерные силы притяжения.

Нуклоны удерживаются в ядре мощными ядерными силами притяжения, которые уравновешивают силы кулоновского отталкивания положительно заряженных протонов.

В ядре каждого атома нуклоны находятся на определенном расстоянии друг от друга. В масштабах ядра в качестве единицы измерения расстояния используют ферми (ф) – 1 ферми соответствует 10 15 м.

Радиус действия ядерных сил. Радиус действия ядерных сил не превышает 1,4 ф. Связь между нуклонами наиболее прочна, когда расстояние между ними 0,5 ф. При сближении на расстояние до 0,2 ф ядерные силы притяжения сменяются силами отталкивания.

Ядро окружают легкие, отрицательно заряженные частицы – электроны, которые по размерам и массе значительно уступают нуклонам. Масса электрона более чем в 1 800 раз меньше массы нуклона. Заряд электрона условно принят за элементарную единицу отрицательного заряда. По абсолютной величине заряд протона равен заряду электрона. Электрон, протон и нейтрон называют элементарными частицами(nf).

Массы протона и нейтрона.

Масса электрона – 9,11-10-31 кг

Масса протона – 1,673-10-27 кг.

Масса нейтрона – 1,675-10-27 кг.

Таблица 1 – Заряд и масса элементарных атомных частиц

Элементарная частица

Относительный заряд

Масса покоя, а. е. м.

протон

+ 1

1,0073

нейтрон

0

1,0087

электрон

-1

5,4858 . 10-4

В целом, атом электрически нейтрален, так как число протонов в его ядре равно числу электронов, движущихся вокруг ядра, и положительный заряд ядра уравновешен отрицательным зарядом окружающих его электронов.

Протонное число. Число протонов в ядре атома называют протонным числом (Z), а число нейтронов – нейтронным числом (N). Суммарное количество протонов и нейтронов в ядре атома называют атомным числом (А). Массовое число атома (А) A = Z + N

Протонное число соответствует порядковому номеру химического элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева. Ядра атомов одного и того же элемента всегда содержат одинаковое число протонов.

2.2 Радиоактивность

Ядра атомов одного и того же химического элемента при одинаковом количестве протонов могут, однако, отличаться по числу нейтронов. Массовые числа атомов с одинаковым количеством протонов, но разным количеством нейтронов в ядре различны. Такие атомы называют изотопами.

Изотопы – это атомы одного и того же химического элемента то есть атомы, имеющие в своих ядрах одинаковое количество протонов, но отличающиеся массовыми числами из-за разного количества в ядрах нейтронов.

Названия и символы изотопов совпадают с названием и символом соответствующего химического элемента. Только изотопы водорода имеют собственные названия и символы (рисунок 1).

Протий 1H                             Дейтерий D (2 H)      Тритий T (3 H)

(стабильный)                        (стабильный)           (радиоактивный)

Рисунок 1 – Схемы строения атомов протия, дейтерия и трития.

 2.2 Радиоактивность

Радиоактивность – это самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер в другие, более устойчивые ядра с выделением в окружающую среду энергии в виде ионизирующего излучения.

Условие устойчивости атомных ядер. В природе, наряду с устойчивыми (стабильными) нуклидами, существуют и неустойчивые радиоактивные нуклиды (радионуклиды). Ядра устойчивых нуклидов могут существовать в практически неизменном виде, когда число протонов и нейтронов в них не меняется, неограниченно долго. Ядра неустойчивых радиоактивных нуклидов (радионуклидов) самопроизвольно распадаются. В целом, стабильность ядер нуклида зависит от соотношения числа протонов и нейтронов в атомном ядре.

Избыток протонов или нейтронов делает атомное ядро неустойчивым. Неустойчивые атомные ядра обладают избыточной энергией и стремятся перейти в более устойчивое состояние с меньшей энергией. Любые самопроизвольные процессы таких ядерных превращений сопровождаются выделением в окружающую среду энергии в виде ионизирующего излучения. В результате, одни атомные ядра превращаются в другие, энергетически более устойчивые ядра.

Радионуклиды – это атомы с нестабильными ядрами, которые самопроизвольно превращаются в более устойчивые ядра атомов других

Похожие материалы

Информация о работе