|
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА Сложно сказать, какое событие следует считать открытием протона: ведь как ион Водорода он был известен уже давно. В открытии протона сыграли роль и создания Е. Резерфордом планетарной модели атома (1911 год), и открытие изотопов (Ф. Содди, Дж. Томсон, Ф. Астон, 1906-1919 p.), и наблюдения ядер Водорода, выбитых альфа-частицами ядер Азота (Е. Резерфорд, 1919 год). в 1925 году П. Блекетт получил в камере Вильсона первые фотографии следов протона, одновременно подтвердив открытие искусственного превращения элементов. Замеры показали, что протон имеет положительный заряд, равный по модулю заряду электрона, а масса протона примерно в 1800 раз больше массы электрона. Протоны встречаются в земных условиях в свободном состоянии как ядра атома Водорода. в 1930 году два немецких физики Боте и Беккер сообщили, что им удалось зафиксировать новый странный вид ядерного излучения, что мало невероятную проникающую способность. Возникало оно в результате бомбардировки атомов Бериллия альфа-частицами. Через два года за этой публикацией появилось новое открытие, сделанное Фредериком и Ирен Жолио-Кюри. Супруги использовало новое излучения для бомбардировки парафина, восковидной вещества, состоящего из водорода и углерода. Оказалось, что при этом из парафина вылетают протоны. Английский физик Д. Чедвик сразу выдвинул идею, что новое излучение состоит из неизвестных частиц. Чтобы определить их размер, он обстреливал ими мишень из бора и за увеличением массы ядер вычислил, что частицы имеют массу, близкую к массе протона. Кроме того, выяснилось, что они не оставляют следов в камере Вильсона. Чедвик решил, что это обусловлено тем, что частицы не имеют заряда (нейтральные частицы не вызывают ионизации и соответственно не приводят к конденсации пересыщенного пара). О возможности существования подобных частиц уже говорилось ранее, и даже была предложена новая название - нейтроны, которую и использовал Чедвик. За открытие нейтронов он получил Нобелевскую премию по физике за 1935 год. Нейтроны в свободном виде в земных условиях практически не встречаются из-за их неустойчивости. Нейтрон довольно быстро самопроизвольно распадается: среднее время жизни нейтрона около 15,3 минуты. 3. Протонно-нейтронная модель ядра в 1932 году Д. Д. Иваненко опубликовал заметку, в которой высказал предположение, что нейтрон вместе с протоном структурным элементом ядра. Однако протонно-нейтронную модель ядра большинство физиков восприняла скептически. Даже Резерфорд считал, что нейтрон - это лишь сложное образование протона и электрона. Гипотезу протон-нейтронного состава ядер высказал вскоре после открытия нейтрона Чедвик, окончательно же ее подтвердили уже в начале становления современной ядерной физики. Как сейчас понятно, протон-нейтронная модель оказалась одним из необходимых отправных пунктов всего развития ядерной физики наряду с другими фундаментальными открытиями. Ядро атома любого химического элемента состоит из двух видов элементарных частиц - протонов и нейтронов. Ø Число протонов в ядре равно атомному номеру элемента Z в периодической системе элементов и называется зарядовым числом. Число нейтронов в ядре обозначают N. Ø Сумму числа протонов Z и числа нейтронов N в ядре называют массовым числом и обозначают буквой А: A = Z + N. Как единицу массы в атомной и ядерной физике используют атомную единицу массы (а. е. м.). Ø Атомная единица массы равна 1/12 массы атома Карбона атомной массой 12:1 а. е. м. = 1,66057·10-27 кг. Если под X имеем в виду символ химического элемента, то ядро любого химического элемента в общем виде обозначается так: AZX. Например, для Железа: 5626Fe, для Азота: 147N, для Урана: 23592N и др. Протон и нейтрон обозначают, соответственно, как 11г и 10n. Ø Поскольку массовое число А представляет собой общее число протонов и нейтронов в ядре, то число нейтронов в ядре можно найти следующим образом: N = A - Z. 4. Нуклоны Сотрудник Резерфорда Фредерик Содди обнаружили, что существуют ядра с тем же электрическим зарядом, но разной массой (их назвали изотопами). Ø Изотопы представляют собой ядра с тем же значением Z, но разными массовыми числами А, то есть с разным числом нейтронов N. Например, водород имеет три изотопа: 11Н - протий (в ядре только один протон), 21Н - дейтерий (в ядре - протон и нейтрон), 31Н - тритий (в ядре - протон и два нейтроны). В современной физике принимают, что протон и нейтрон - это два так называемых зарядовых состояния одной и той же частицы - нуклона (от латинского nucleus - ядро). Протон - нуклон в заряженном состоянии, нейтрон - в нейтральном. Используя этот термин, можно утверждать, что атомные ядра состоят из нуклонов. ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА Первый уровень 1. Во сколько раз примерно размер атома больше размера атомного ядра? 2. Существуют ли атомные ядра с зарядом меньшим, чем у протона? 3. В ядре любого атома нет нейтронов? 4. Какие основные свойства нейтрона? Почему эту частичку трудно было открыть? Второй уровень 1. Предположения (относительно состава ядер) позволяли сделать результаты опытов по взаимодействию α-частиц с ядром атомов разных элементов? 2. Почему пришлось отказаться от предположения о том, что ядра атомов состоят только из протонов? 3. Для которого атома массовое число равно зарядовому?
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1). Качественные вопросы 1. Чем отличаются по составу ядра изотопов Бериллия 74Ве и 94Ве? 2. Определите с помощью таблицы Д. Ы. Менделеева, атом какого химического элемента имеет: а) 3 протона в ядре; б) 9 электронов. 3. Используя Периодическую систему химических элементов Д. Ы. Менделеева, определите количество протонов, нейтронов и электронов в атомах Азота, Фосфора и Кадмия. 2). Учимся решать задачи 1. В ядре атома химического элемента 22 протоны и 26 нейтронов. Назовите этот элемент. 2. В ядре атомов серебра 108 частиц. Вокруг ядра вращается 47 электронов. Сколько в ядре этого атома нейтронов и протонов? 3. На рисунках схематично показаны некоторые ядра. Какие из них относятся ізотопам того же химического элемента? Назовите соответствующие изотопы.
ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ · Состав атомного ядра: протонно-нейтронная модель. · Ядра с тем же электрическим зарядом, но разной массой называют изотопами. · Протон и нейтрон - это два так называемых зарядовых состояния одной и той же частицы - нуклона. · Число Z протонов в ядре называют зарядовым числом. · Величину А = Z + N, которая равна общему числу нуклонов в ядре называют массовым числом. · Верхний индекс в обозначении ядра AZX соответствует массовому числу, а нижний - зарядовому числу ядра. Домашнее задание 1. Подр.: § 29 (п. 1). 2. 3б.: Рів1 № 17.1; 17.2; 17.3; 17.4. Рів2 № 17.22; 17.24; 17.25; 17.26.
|
|
