🗊Презентация Ядерно-химические свойства

ЯДЕРНО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

АТОМ от греч. ἄτομος – неделимый - мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства.

ХАРАКТЕРИСТИКИ АТОМА Размер порядка 10-8 см. Масса атома (обычно выражают в атомных единицах. Атомная единица массы (а.е.м.) – единица массы, применяемая для выражения масс микрочастиц. За 1 а.е.м. принята 1/12 часть массы атома углерода с массовым числом 12 (т.н. углеродная шкала). 1 а.е.м. = 1,6605655*10-27 кг.

Явление радиоактивности ЗНАТЬ!!!!!! Открытие радиоактивности, история Радиоактивный распад- определение, особенности, виды Кинетический закон радиоактивного распада Постоянные радиоактивного распада Активность – определение, единицы Специфика накопления продуктов распада. Вековое и подвижное равновесие. Виды радиоактивного распада и их характеристики

Из истории открытия 1896 г. Анри Беккерель (франц.) открыл явление радиоактивности. Радиоактивность – способность атомов к самопроизвольному излучению. («лучи Беккереля») 1899 г. Эрнест Резерфорд обнаружил, что это излучение неоднородно.

Из истории открытия М. Склодовская-Кюри - назвала «лучи Беккереля» радиацией М. Склодовская-Кюри и П. Кюри открыли полоний и радий (лучистый)

РАДИОАКТИВНОСТЬ - свойство некоторых нестабильных атомов подвергаться спонтанному (самопроизвольному) распаду и изменению своего нуклонного состава (количества протонов и нейтронов в ядре) и (или) энергетического состояния с образованием новых более стабильных атомов и испусканием ионизирующего излучения с бОльшей или меньшей проникающей способностью

Радиоактивный элемент – химический элемент, все изотопы которого радиоактивны, радиоактивный элемент – это вид радиоактивных атомов с одинаковым зарядом ядра. (прометий Pm, технеций Tc и все тяжелые металлы, начиная c Po) Радиоактивный изотоп – совокупность радиоактивных атомов данного химического элемента, имеющих одинаковое массовое число. 219Rn-актинон 220Rn – торон 222Rn - радон

РАДИОАКТИВНЫЙ РАСПАД самопроизвольное превращение нестабильных атомных ядер в другие ядра, сопровождаемое испусканием частиц высокой энергии, а также жесткого электромагнитного излучения. Испускаемые частицы и кванты носят общее название радиоактивных (или ионизирующих) излучений, а элементы, ядра которых могут по тем или иным (естественным или искусственным) причинам самопроизвольно распадаются, называются радиоактивными или же радионуклидами (РН) . (РН) – нуклид, испускающий ионизирующее излучение.

Процесс радиоактивного распада происходит до тех пор, пока не образуется стабильное ядро. Последовательность РН, возникающих при этом – радиоактивный ряд (радиоактивная цепочка)

ОСОБЕННОСТИ РАДИОАКТИВ НЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ Делают их более простыми по сравнению с химическими превращениями: 1. Справедлив один кинетический закон для всех типов р/а-превращений 2. Ограниченное число р/а-превращений

ТИПЫ РАДИОАКТИВНЫХ РАСПАДОВ 1. α-распад 2. β-распад 3. γ-распад 4. ē-захват (электронный) 5. n-распад (нейтронный) 6. p-распад (протонный) 7. спонтанное деление 8. экзотические типы распада

N(t) =N0 exp(-λt) Статистика радиоактивного распада описывается распределением Пуассона. вытекает экспоненциальный закон радиоактивного распада

КИНЕТИЧЕСКИЙ ЗАКОН РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА Самопроизвольный распад ядер: mt=m0·()t/ T1/2 Закон радиоактивного распада Число атомов радиоэлемента, оставшееся по истечении времени t, равно: N(t) =N0 N0 – число атомов вещества с момента начала наблюдения

Постоянные радиоактивного распада: λ, Т1/2 и τ. λ (лямбда) постоянная распада-вероятность того, что атом какого-либо радио-элемента подвергнется распаду за единицу времени λ является величиной, показывающей, какая часть атомов данного радиоэлемента распадается в единицу времени

Т1/2 - период полураспада промежуток времени, в течение которого происходит распад половины радиоактивных ядер Убывание количества радионуклида происходит по экспоненте. Поэтому, полностью он не исчезнет никогда

правило десяти полураспадов, т.е. промежуток времени, когда практически все вещество распадется (останется меньше 0,1% от исходного количества). Имеет относительный характер (при больших исходных количествах р/a конечная величина будет большой)

СРЕДНЕЕ ВРЕМЯ ЖИЗНИ τ dN- число атомов радиоэлемента, распадающихся в промежуток времени dt, после того как радиоэлемент прожил период времени t: dN=λΝtdt=λN0dt. Это выражение дает число атомов радиоэлемента с продолжительностью жизни, равной t;

т1/2= τln2=0,693τ - взаимосвязь между средней продолжительностью жизни атома и периодом полураспада Взаимосвязь между тремя постоянными радиоактивного распада

АКТИВНОСТЬ dN/dt – активность образца (мера радиоактивности). Характеризует число распадов за одну секунду или определяет количество распадающихся атомных ядер; интенсивность радиоактивного распада. A=-dN/dt

Зависимость активности от времени A(t)= λN=N02-t/т1/2==NA2-t/т1/2=A02-t/т1/2 A=A0e-λt m- масса образца (радиоактивных ядер одного типа) M- молярная масса радиоактивных ядер одного типа

Единицы измерения и виды активности Измеряют в расп/c. Системная единица – Беккерель (Бк) – 1 расп/c Внесистемные – кюри, банановый эквивалент, махе, резерфорд, эман.

Кюри русское обозначение: Ки; международное: Ci Единица кюри — существительное мужского рода - один кюри. Активность вещества равна 1 Ки, если в нём каждую секунду происходит 3,7·1010 радиоактивных распадов . 1 Ки = 3,7·1010 Бк (точно) 1 Бк ≈ 2,7027·10−11 Ки. Значение 1 кюри изначально было определено как активность эманации радия (т. е. радона -222), находящейся в радиоактивном равновесии с 1 г 226Ra

Альфа-распад самопроизвольное превращение атомного ядра с числом протонов Z и нейтронов N в другое (дочернее) ядро, содержащее число протонов Z – 2 и нейтронов N – 2. При этом испускается α-частица – ядро атома гелия

Схематическое и математическое изображение α -распада

Правило сдвига ФаянсА-Содди элемент, образовавшийся из другого элемента при испускании α-лучей, по своим химическим свойствам занимает в периодической системе Менделеева место на две группы левее исходного элемента.

β- -распаду подвергаются ядра, имеющие избыток нейтронов, причиной β+ -распада является избыток протонов. Правила смещения при: β- распаде β+ распаде

Схематическое и математическое изображение β –распада β- распад β+ распад

Схематическое изображение β -распада β- -распад изображается стрелкой, направленной вправо β+ распад изображается стрелкой, направленной влево

-распад Ядро атома, как и электрон в атомной оболочке, может находиться в различных энергетических состояниях, и его можно перевести в одно из возбужденных состояний, сообщив ему дополнительную энергию. Вскоре ядро возвращается в свое основное состояние. При этом энергия возбуждения может быть выделена различным образом. Если она меньше примерно 3 Мэв, то ее недостаточно для того, чтобы привести к испусканию ядром нуклона или -частицы. В таком случае избыточная энергия выделяется в виде электромагнитного () излучения. Так как разность энергетических уровней ядра велика, то излучение, выходящее из ядра, будет очень коротковолновым. Речь идет о жестких рентгеновских лучах, которые называются 

ПС в соответствии с Т1/2 стабильных изотопов

Периодическая система химических элементов с элементами, раскрашенными в соответствии с периодом полураспада их наиболее стабильных изотопов   Mg   Элементы, содержащие как минимум один стабильный изотоп;    U  Радиоактивные элементы: наиболее стабильный изотоп имеет очень большой период полураспада, 4 млн. лет;   Am   Радиоактивные элементы: наиболее стабильный изотоп имеет период полураспада от 800 до 34 000 лет;    Ac  Радиоактивные элементы: наиболее стабильный изотоп имеет период полураспада от одного дня до 103 лет;  \ No   Высокорадиоактивные элементы: наиболее стабильный изотоп имеет период полураспада от нескольких минут до одного дня;    118 (Og)  Экстремально радиоактивные элементы: наиболее стабильный изотоп имеет период полураспада менее нескольких минут. Ввиду их нестабильности и, как следствие, радиоактивности об этих элементах известно очень мало.

К семинару 1. Рассмотреть особенности строения тяжелых элементов и трансурановых (по Сиборгу) 2. Специфика расположения в ПС 3. Сравнить гипотезы и теории расположения актиноидов в ПС. Оценить достоинства и недостатки. 4. Общие физические и химические свойства актиноидов. Сравнение по валентным возможностям элементов. 5. Строение атома. Изотопы, изотоны, изобары, нуклиды.

К семинару 6. Радиоактивный распад. Виды распада и их характеристики. Правила смещения при различных видах радиоактивных распадов. Кинетический закон радиоактивного распада и его применение на практике (решение расчетных задач). 7. Радиоактивность. Единицы измерения. Основные характеристики. Решение расчетных задач. 8. Составить таблицу с Т1/2 для основных изотопов актиноидов.