Radyoaktivite, belirli izotopların atomlarının radyasyon yayarak kendiliğinden bozunma yeteneğidir. İlk kez, uranyum tarafından yayılan bu tür radyasyon Becquerel tarafından keşfedildi, bu nedenle ilk başta radyoaktif radyasyona Becquerel ışınları deniyordu. Ana radyoaktif bozunma türü, alfa parçacıklarının bir atomun çekirdeğinden fırlatılmasıdır - alfa bozunması (bkz. Alfa radyasyonu) veya beta parçacıkları - beta bozunması (bakınız Beta radyasyonu).
Radyoaktif bozunma sırasında orijinal element, başka bir elementin atomuna dönüşür. İki proton ve iki nötronun birleşimi olan bir atomun çekirdeğinden bir alfa parçacığının fırlatılması sonucunda ortaya çıkan atomun (bkz.) kütle numarası dört birim azalır ve yer değiştirir. Mendeleev tablosunda, tablodaki elementin seri numarası, atomun çekirdeğindeki protonların sayısına eşit olduğu için, soldaki iki hücre tarafından. Bir beta parçacığı (elektron) fırlatıldığında, çekirdekte bir nötron bir protona dönüştürülür, bunun sonucunda ortaya çıkan atom Mendeleev tablosunda bir hücre sağa kaydırılır. Kütlesi neredeyse değişmeden kalır. Bir beta parçacığının fırlatılması genellikle (bkz.) ile ilişkilidir.
Herhangi bir radyoaktif izotopun bozunması aşağıdaki yasaya göre gerçekleşir: birim zamanda bozunan atom sayısı (n), belirli bir zamanda mevcut atom sayısı (N) ile orantılıdır, yani n=λN; λ katsayısına radyoaktif bozunma sabiti denir ve izotopun (T) yarı ömrü ile λ= 0.693/T oranıyla ilişkilidir. Belirtilen bozunma yasası, yarı ömür T'ye eşit her zaman aralığı için izotop miktarının yarıya inmesine neden olur. Radyoaktif bozunma sonucunda oluşan atomlar da radyoaktif ise, ana ve kızı izotopları arasında bir radyoaktif denge kuruluncaya kadar kademeli birikimleri gerçekleşir; bu durumda birim zamanda oluşan yavru izotopun atom sayısı aynı zamanda bozunan atom sayısına eşittir.
40'tan fazla doğal radyoaktif izotop bilinmektedir. Çoğu üç radyoaktif sırada (aileler) bulunur: uranyum-radyum ve aktinyum. Bu radyoaktif izotopların tümü doğada yaygın olarak dağılmıştır. Kayalarda, sularda, atmosferde, bitki ve canlı organizmalarda bulunmaları doğal veya doğal radyoaktiviteye neden olur.
Doğal radyoaktif izotoplara ek olarak, artık yaklaşık bin yapay radyoaktif izotop bilinmektedir. Nükleer reaksiyonlarla, esas olarak nükleer reaktörlerde elde edilirler (bkz.). Birçok doğal ve yapay radyoaktif izotop, tıpta tedavi için (bkz. Radyasyon tedavisi) ve özellikle hastalıkların teşhisi için (bkz.) yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca bkz. İyonlaştırıcı radyasyon.
Radyoaktivite (Latince yarıçapından - ışın ve aktivus - etkili) - kararsız atom çekirdeklerinin kendiliğinden başka, daha kararlı veya kararlı çekirdeklere dönüşme yeteneği. Çekirdeklerin bu tür dönüşümlerine radyoaktif denir ve çekirdeklerin kendilerine veya karşılık gelen atomlara radyoaktif çekirdekler (atomlar) denir. Radyoaktif dönüşümler sırasında, çekirdekler ya yüklü parçacıklar biçiminde ya da elektromanyetik radyasyonun gama kuantumları veya gama radyasyonu biçiminde enerji yayar.
Bir kimyasal elementin çekirdeğinin farklı atom numarasına sahip başka bir elementin çekirdeğine dönüştüğü dönüşümlere radyoaktif bozunma denir. Doğal koşullarda oluşan ve var olan radyoaktif izotoplar (bkz.), doğal olarak radyoaktif olarak adlandırılır; nükleer reaksiyonlar yoluyla yapay olarak elde edilen aynı izotoplar yapay olarak radyoaktiftir. Doğal ve yapay radyoaktif izotoplar arasında temel bir fark yoktur, çünkü atom çekirdeğinin ve atomların kendi özellikleri yalnızca çekirdeğin bileşimi ve yapısı tarafından belirlenir ve oluşum yöntemine bağlı değildir.
Radyoaktivite, 1896'da uranyum radyasyonunu keşfeden A. N. Becquerel tarafından keşfedildi (bkz.), fotoğrafik emülsiyonun kararmasına ve havanın iyonlaşmasına neden olabilir. Curie-Sklodowska (M. Curie-Sklodowska) uranyumun radyasyon yoğunluğunu ölçen ilk kişiydi ve aynı anda Alman bilim adamı Schmidt (G.S. Schmidt) toryumda radyoaktivite keşfetti (bkz.). İzotopların kendiliğinden görünmez radyasyon yayma özelliğine Curies tarafından radyoaktivite adı verildi. Temmuz 1898'de, uranyum reçine cevherinde yeni bir radyoaktif element olan polonyum keşfettiklerini bildirdiler (bkz.). Aralık 1898'de G. Bemont ile birlikte radyumu keşfettiler (bkz.).
Radyoaktif elementlerin keşfinden sonra, bazı yazarlar (Becquerel, Curies, Rutherford ve diğerleri), bu elementlerin bir manyetik alanda farklı davranan üç tip ışın yayabildiğini buldu. Rutherford'un önerisiyle (E. Rutherford, 1902) bu ışınlara alfa (bkz. Alfa radyasyonu), beta (bkz. Beta radyasyonu) ve gama ışınları (bkz. Gama radyasyonu) adı verildi. Alfa ışınları, pozitif yüklü alfa parçacıklarından (çift iyonize helyum atomları He4) oluşur; beta ışınları - negatif yüklü küçük kütleli parçacıklardan - elektronlar; Gama ışınları, doğası gereği X ışınlarına benzer ve elektromanyetik radyasyonun kuantumlarıdır.
1902'de Rutherford ve F. Soddy, radyoaktivite fenomenini, bir elementin atomlarının kendiliğinden başka bir elementin atomlarına dönüşmesiyle, şans yasalarına göre meydana gelen ve alfa, beta ve enerji formundaki serbest bırakılmasıyla birlikte açıkladılar. Gama ışınları.
1910'da M. Curie-Sklodowska, A. Debierne ile birlikte saf metalik radyum elde etti ve radyoaktif özelliklerini araştırdı, özellikle radyumun bozunma sabitini ölçtü. Yakında bir dizi başka radyoaktif element keşfedildi. Debjorn ve F. Giesel deniz anemonlarını keşfetti. Gan (O. Halm) radyotoryum ve mesotoryumu, Boltwood (VV Boltwood) iyonyumu, Gan ve L. Meitner protaktinyumu keşfetti. Bu elementlerin tüm izotopları radyoaktiftir. 1903'te Pierre Curie ve C. A. Laborde, bir radyum preparatının her zaman yüksek bir sıcaklığa sahip olduğunu ve 1 g radyumun bozunma ürünleriyle birlikte 1 saatte yaklaşık 140 kcal saldığını gösterdi. Aynı yıl, W. Ramsay ve Soddy, sızdırmaz bir radyum ampulünün gaz halinde helyum içerdiğini buldu. Rutherford, F. Dorn, Debierne ve Gisel'in çalışmaları, uranyum ve toryumun bozunma ürünleri arasında radyum, toryum ve aktinyum (radon, toron, aktinon) olarak adlandırılan hızla bozunan radyoaktif gazların bulunduğunu gösterdi. Böylece bozunma sırasında radyum atomlarının helyum ve radon atomlarına dönüştüğü kanıtlanmıştır. Alfa ve beta bozunmaları sırasında bazı elementlerin radyoaktif dönüşüm yasaları (yer değiştirme yasaları) ilk olarak Soddy, Fajans (K. Fajans) ve Russell (W.J. Russell) tarafından formüle edildi.
Bu yasalar aşağıdaki gibidir. Alfa bozunmasında, her zaman D. I. Mendeleev'in periyodik sisteminde bulunan orijinal elementten başka bir element elde edilir, orijinal elementin solundaki iki hücre (seri veya atom numarası orijinalden 2 daha azdır); beta bozunmasında, periyodik sistemde orijinal elementin bir hücre sağında bulunan orijinal elementten her zaman başka bir element elde edilir (atom numarası orijinal elementinkinden bir fazladır).
Radyoaktif elementlerin dönüşümlerinin incelenmesi, izotopların, yani aynı kimyasal özelliklere ve atom numaralarına sahip, ancak kütle ve fiziksel özelliklerde, özellikle radyoaktif özelliklerde (radyasyon türü) birbirinden farklı atomların keşfedilmesine yol açtı. , çürüme oranı). Keşfedilen çok sayıda radyoaktif maddeden yalnızca radyum (Ra), radon (Rn), polonyum (Po) ve protaktinyum (Ra) yeni elementler olduğu ortaya çıktı ve geri kalanı daha önce bilinen uranyum (U), toryumun izotoplarıydı. (Th), kurşun (Pb), talyum (Tl) ve bizmut (Bi).
Rutherford'un atomların nükleer yapısını keşfetmesinden ve atomun tüm özelliklerini, özellikle elektron kabuklarının yapısını ve kimyasal özelliklerini belirleyenin çekirdek olduğunun kanıtlanmasından sonra (bkz. Radyoaktif dönüşümlerin atom çekirdeğinin dönüşümü ile ilişkili olduğu açıktır. Atom çekirdeğinin yapısının daha fazla incelenmesi, radyoaktif dönüşümlerin mekanizmasını tam olarak deşifre etmeyi mümkün kıldı.
Çekirdeklerin ilk yapay dönüşümü - bir nükleer reaksiyon (bkz.) - 1919'da Rutherford tarafından nitrojen atomlarının çekirdeklerini polonyum alfa parçacıklarıyla bombalayarak gerçekleştirildi. Aynı zamanda, nitrojen çekirdekleri protonları yaydı (bkz.) ve O17 oksijen çekirdeğine dönüştü. 1934 yılında, F. Joliot-Curie ve I. Joliot-Curie (F. Joliot-Curie, I. Joliot-Curie), Al atomlarını alfa parçacıkları ile bombardıman ederek yapay olarak bir radyoaktif fosfor izotopu elde eden ilk kişilerdi. P30 çekirdekleri, doğal olarak radyoaktif izotopların çekirdeklerinin aksine, bozunma sırasında elektronları değil, pozitronları (bkz. Kozmik radyasyon) yayar ve kararlı Si30 silikon çekirdeklerine dönüşür. Böylece, 1934'te yapay radyoaktivite ve yeni bir tür radyoaktif bozunma, pozitron bozunması veya β + bozunması aynı anda keşfedildi.
Joliot-Curies, tüm hızlı parçacıkların (protonlar, döteronlar, nötronlar) nükleer reaksiyonlara neden olduğunu ve doğal olarak radyoaktif izotoplar üretmek için kullanılabileceğini öne sürdü. Fermi (E. Fermi) ve diğerleri, Çeşitli elementleri nötronlarla bombalayarak, hemen hemen tüm kimyasal elementlerin radyoaktif izotoplarını aldı. Şu anda, hızlandırılmış yüklü parçacıkların (bkz. Yüklü Parçacıkların Hızlandırıcıları) ve nötronların yardımıyla, herhangi bir radyoaktif izotopun elde edilmesinin bir sonucu olarak çok çeşitli nükleer reaksiyonlar gerçekleştirilmiştir.
1937'de Alvarez (L. Alvarez) yeni bir tür radyoaktif dönüşüm keşfetti - elektronik yakalama. Elektron yakalamada, bir atomun çekirdeği, atomun kabuğundan bir elektronu yakalar ve başka bir elementin çekirdeğine dönüşür. 1939'da Hahn ve F. Strassmann, uranyum çekirdeğinin nötronlarla bombardıman edildiğinde daha hafif çekirdeklere (fisyon parçaları) fisyonunu keşfettiler. Aynı yıl, Flerov ve Petrzhak, uranyum çekirdeklerinin fisyon sürecinin dış etki olmadan kendiliğinden gerçekleştiğini gösterdi. Böylece, yeni bir tür radyoaktif dönüşüm keşfettiler - ağır çekirdeklerin kendiliğinden fisyonunu.
Şu anda, atom çekirdeğinin yapısından kaynaklanan yalnızca iç nedenlerden dolayı, dış etkiler olmadan kendiliğinden meydana gelen aşağıdaki radyoaktif dönüşüm türleri bilinmektedir.
1. Alfa bozunması. Atom numarası Z ve kütle numarası A olan bir çekirdek, bir alfa parçacığı - bir helyum çekirdeği He4 - yayar ve orijinal çekirdekten 2 birimden az Z ve 4 birimden daha az A ile başka bir çekirdeğe dönüşür. Genel olarak, alfa bozunumu şu şekilde yazılır:
X'in orijinal çekirdek olduğu yerde, Y bozunma ürününün çekirdeğidir.
2. beta bozunumu iki tür vardır: elektronik ve pozitron veya β - - ve β + - bozunma (bakınız Beta radyasyonu). Elektronik bozunma sırasında, çekirdekten bir elektron ve bir nötrino uçar ve aynı kütle numarası A olan, ancak atom numarası Z olan, orijinal çekirdekten bir daha büyük olan yeni bir çekirdek oluşur:
Pozitron bozunması sırasında, çekirdek bir pozitron ve bir nötrino yayar ve aynı kütle numarasına sahip, ancak orijinal çekirdeğinkinden Z bir daha az olan yeni bir çekirdek oluşur:
Beta bozunması sırasında, ortalama olarak çekirdeğin enerjisinin 2/3'ü nötrino parçacıkları (çok küçük kütleli nötrino parçacıkları, madde ile çok zayıf etkileşen) tarafından taşınır.
3. elektronik yakalama(eski adı K-capture). Çekirdek, atomun kabuklarından birinden, çoğunlukla K kabuğundan bir elektron yakalar, bir nötrino yayar ve aynı kütle numarası A olan, ancak atom numarası Z'ninkinden 1'den daha az olan yeni bir çekirdeğe dönüşür. orijinal çekirdek.
Elektron yakalama ve pozitron bozunması sırasında çekirdeklerin dönüşümü aynıdır; bu nedenle, bu iki tür bozunma aynı çekirdek için aynı anda gözlenir, yani rekabet halindedir. Bir atomun iç kabuğundan bir elektronun yakalanmasından sonra, çekirdekten daha uzak yörüngelerden birinden bir elektron onun yerine geçtiğinden, elektron yakalamaya her zaman karakteristik x-ışını radyasyonu emisyonu eşlik eder.
4. izomerik geçiş. Bir alfa veya beta parçacığı yaydıktan sonra, bazı çekirdek türleri uyarılmış haldedir (aşırı enerjili bir durum) ve gama ışınları şeklinde uyarma enerjisi yayarlar (bkz. Gama radyasyonu). Bu durumda, radyoaktif bozunma sırasında çekirdek, alfa veya beta parçacıklarına ek olarak gama kuantumu da yayar. Böylece, Sr90 izotopunun çekirdekleri sadece β-parçacıkları yayar, Na24'ün çekirdekleri β-parçacıklarına ek olarak ayrıca gama kuantası yayar. Çekirdeklerin çoğu, ölçülemeyen çok kısa süreler için uyarılmış haldedir (10-9 saniyeden az). Bununla birlikte, yalnızca nispeten az sayıda çekirdek, nispeten uzun süreler boyunca - birkaç aya kadar - uyarılmış bir durumda olabilir. Bu tür çekirdeklere izomerler denir ve uyarılmış bir durumdan normal bir duruma karşılık gelen geçişleri, yalnızca gama ışınlarının emisyonu ile birlikte izomeriktir. A ve Z izomerik geçişleri sırasında çekirdek değişmez. Yalnızca alfa veya beta parçacıkları yayan radyoaktif çekirdeklere saf alfa veya beta yayıcıları denir. Alfa veya beta bozunmasına gama ışınlarının emisyonunun eşlik ettiği çekirdeklere gama yayıcıları denir. Saf gama yayıcılar, yalnızca uzun süre uyarılmış durumda olan, yani izomerik geçişler geçiren çekirdeklerdir.
5. Kendiliğinden nükleer fisyon. Fisyon sonucunda, bir çekirdek - fisyon fragmanlarından iki hafif çekirdek oluşur. Özdeş çekirdekler farklı şekillerde iki çekirdeğe bölünebildiğinden, fisyon sürecinde farklı Z ve A'ya sahip birçok farklı hafif çekirdek çifti oluşur.Fisyon sırasında, nükleer fisyon olayı başına ortalama 2-3 nötron olmak üzere nötronlar salınır, ve gama kuantum. Fisyon sırasında oluşan tüm parçalar kararsızdır ve β - bozunmaya uğrar. Uranyum için fisyon olasılığı çok küçüktür, ancak artan Z ile artar. Bu, Dünya'da uranyumdan daha ağır çekirdeklerin yokluğunu açıklar. Kararlı çekirdeklerde, çekirdeğin en büyük kararlılığa sahip olduğu proton ve nötron sayısı arasında belirli bir oran vardır, yani. çekirdekteki parçacıkların en yüksek bağlanma enerjisi. Hafif ve orta çekirdekler için, en yüksek kararlılıkları yaklaşık olarak eşit proton ve nötron içeriğine karşılık gelir. Daha ağır çekirdekler için, kararlı çekirdeklerdeki nötron sayısında nispi bir artış gözlenir. Çekirdekte fazla sayıda proton veya nötron olduğunda, ortalama A değerine sahip çekirdekler kararsızdır ve bir nötron ve bir protonun karşılıklı dönüşümünün meydana geldiği β - - veya β + - bozunmalarına maruz kalır. Fazla nötron (ağır izotoplar) ile nötronlardan biri, bir elektron ve bir nötrino emisyonu ile bir protona dönüştürülür: 
Proton fazlalığı (hafif izotoplar) ile, protonlardan biri ya bir pozitron ve bir nötrino (β + bozunması) ya da sadece bir nötrino (elektron yakalama) emisyonu ile bir nötrona dönüştürülür: 
Atom numarası Pb82'den büyük olan tüm ağır çekirdekler, birbirini iten önemli sayıda proton nedeniyle kararsızdır. Bu çekirdeklerde ardışık alfa ve beta bozunma zincirleri, kurşun izotoplarının kararlı çekirdekleri oluşana kadar meydana gelir. Deneysel tekniğin gelişmesiyle, daha önce kararlı olarak kabul edilen daha fazla çekirdeğin çok yavaş radyoaktif bozunmaya sahip olduğu bulunmuştur. Şu anda Z'nin 82'den az olduğu bilinen 20 radyoaktif izotop bulunmaktadır.
Herhangi bir radyoaktif dönüşümün bir sonucu olarak, belirli bir izotopun atom sayısı sürekli olarak azalır. Aktif atom sayısının zamanla azalması yasası (radyoaktif bozunma yasası), tüm dönüşüm türleri ve tüm izotoplar için ortaktır. Doğası gereği istatistikseldir (yalnızca çok sayıda radyoaktif atom için geçerlidir) ve aşağıdaki gibidir. Belirli bir izotopun birim zamanda bozunan aktif atomlarının sayısı ΔN/Δt, aktif atom sayısı N ile orantılıdır, yani belirli bir izotopun aktif atomlarının aynı k fraksiyonu, sayılarına bakılmaksızın birim zamanda bozunur. k değeri radyoaktif bozunma sabiti olarak adlandırılır ve birim zamanda bozunan aktif atomların fraksiyonunu veya bağıl bozunma hızını temsil eder. k, karşılıklı zaman birimlerinde ölçülür, yani. saniye-1 (1 / saniye), gün-1, yıl-1 vb., çünkü her radyoaktif izotopun çok geniş bir aralıkta değişen kendi özel değeri vardır. çeşitli izotoplar için Mutlak bozunma oranını karakterize eden değere, belirli bir izotop veya ilacın aktivitesi denir. 1 g maddenin aktivitesine maddenin spesifik aktivitesi denir.
Radyoaktif bozunma yasasından, N aktif atomlarının sayısındaki azalmanın önce hızlı, sonra giderek daha yavaş gerçekleştiği sonucu çıkar. Aktif atom sayısının veya belirli bir izotopun aktivitesinin yarıya indiği süreye, verilen izotopun yarı ömrü (T) denir. N'nin t zamanından itibaren azalma yasası üsteldir ve aşağıdaki analitik ifadeye sahiptir: N=N0e-λt, burada N0 zaman referansının (r=0) başlangıcındaki aktif atomların sayısıdır, N t zamanından sonraki aktif atom sayısı, e doğal logaritmaların tabanıdır (2.718'e eşit bir sayı...). Bozunma sabiti k ile yarı ömür λ arasında aşağıdaki ilişki vardır: λT-0.693. Buradan 
Yarı ömürler saniye cinsinden ölçülür, min. vb. ve çeşitli izotoplar için, bir saniyenin küçük kesirlerinden 10 + 21 yıla kadar çok geniş bir aralıkta değişir. Büyük λ ve küçük T'ye sahip izotoplara kısa ömürlü, küçük λ ve büyük T'ye sahip izotoplara uzun ömürlü denir. Aktif madde, farklı yarı ömürleri olan, genetik olarak ilgisiz birkaç radyoaktif izotoptan oluşuyorsa, o zaman zamanla maddenin aktivitesi de sürekli olarak azalacaktır ve ilacın izotopik bileşimi her zaman değişecektir: kısa ömürlü izotopların oranı azalacak ve uzun ömürlü izotopların oranı artacaktır. Yeterince uzun bir süre sonra, pratik olarak sadece en uzun ömürlü izotop preparasyonda kalacaktır. Bir veya bir izotop karışımından oluşan radyoaktif maddelerin bozunma eğrilerinden, herhangi bir an için tek tek izotopların yarı ömürleri ve bunların bağıl aktiviteleri belirlenebilir.
Genetik olarak ilişkili izotopların aktivitesindeki değişim yasaları niteliksel olarak farklıdır; yarı ömürlerinin oranına bağlıdırlar. Orijinal izotop için T1 ve bozunma ürünü için T2 periyodu olan genetik olarak ilişkili iki izotop için, bu yasalar en basit forma sahiptir. T1>T2'de, ilk izotop Q1'in aktivitesi, yarı ömrü T1 olan üstel bir yasaya göre her zaman azalır. İlk izotopun çekirdeklerinin bozunması nedeniyle, son izotopun çekirdekleri oluşacak ve Q2 aktivitesi artacaktır. Belirli bir süre sonra, ikinci izotopun çekirdeklerinin bozunma hızı (bu izotopun çekirdek oluşum hızı, orijinal izotoptan (ilk izotop Q1'in bozunma hızı) yakın hale gelecek ve bu oranlar zamanın geri kalanı için belirli ve sabit bir oranda - radyoaktif denge devreye girer.
İlk izotopun aktivitesi T1 periyodu ile sürekli olarak azalır, bu nedenle radyoaktif dengeye ulaştıktan sonra, son izotop Q2'nin aktivitesi ve iki Q1 + Q2 izotopunun toplam aktivitesi de ilk izotopun yarı ömrü ile azalacaktır. T1. T1>T2'de Q2=Q1. Radyoaktif uranyum ve radyum serilerinde olduğu gibi, orijinal uzun ömürlü izotoptan art arda birkaç kısa ömürlü izotop oluşursa, dengeye ulaşıldıktan sonra, her kısa ömürlü izotopun aktiviteleri, aktiviteye pratik olarak eşit hale gelir. orijinal izotopun Bu durumda, toplam aktivite, tüm kısa ömürlü bozunma ürünlerinin aktivitelerinin toplamına eşittir ve ilk uzun ömürlü izotopun yarı ömrü ile birlikte azalır, ayrıca dengedeki tüm izotopların aktivitesi.
Radyoaktif denge, bozunma ürünlerinin en uzun yarı ömre sahip izotopunun 5-10 yarılanma ömrüne eşit bir sürede pratik olarak ulaşılır. T1 ise Doğal olarak radyoaktif izotoplar, ardışık üç radyoaktif dönüşüm serisi oluşturan, 82'den büyük Z'ye sahip periyodik element tablosunun yaklaşık 40 izotopunu içerir: uranyum serisi (Şekil 1), toryum serisi (Şekil 2) ve aktinyum serisi ( Şek. 3). Ardışık alfa ve beta bozunmaları yoluyla, serinin ilk izotoplarından kurşunun son kararlı izotopları elde edilir. Şekillerdeki oklar, bozunma tipini ve bu tip bozunmaya uğrayan atomların yüzdesini gösteren ardışık radyoaktif dönüşümleri gösterir. Yatay oklar, vakaların neredeyse %100'ünde meydana gelen dönüşümleri ve vakaların küçük bir bölümünde eğik okları gösterir. İzotopları belirlerken yarı ömürleri belirtilir. Parantez içinde, serinin üyelerinin, genetik bir ilişkiyi gösteren, parantez olmadan - kimyasal ve fiziksel doğalarına karşılık gelen, şu anda kabul edilen izotop tanımları olan eski isimleri vardır. Uzun ömürlü izotoplar çerçeve içine alınır ve son kararlı izotoplar çift çerçeve içine alınır. Alfa bozunmasına genellikle çok düşük yoğunluklu gama radyasyonu eşlik eder, bazı beta yayıcılar yoğun gama radyasyonu yayar. Doğal arka plan, doğal radyoaktivite-radyasyon ve Dünya yüzeyinde, biyosferde ve havada bulunan doğal olarak radyoaktif izotoplara ve kozmik radyasyona maruz kalmadan kaynaklanmaktadır (bkz.). Bu izotoplara ek olarak, çeşitli maddeler ayrıca K40 izotopunu ve çok uzun yarı ömürleri olan (109 ila 1021 yıl arası) yaklaşık 20 başka radyoaktif izotopu içerir, bunun bir sonucu olarak nispi aktiviteleri diğerlerinin aktivitesine kıyasla çok düşüktür. izotoplar. Dünya'nın kabuğunda bulunan radyoaktif izotoplar, Dünya'da meydana gelen ısı kayıplarını telafi etmeleri ve dünya üzerindeki sıcaklığı sağlamaları nedeniyle gezegenimizin gelişmesinde, özellikle yaşamın gelişmesinde ve korunmasında olağanüstü bir rol oynamış ve oynamaktadır. gezegen, milyonlarca yıl boyunca neredeyse sabit kaldı. Radyoaktif izotoplar, diğer tüm izotoplar gibi, doğada esas olarak dağınık halde bulunur ve tüm maddelerde, bitki ve hayvan organizmalarında bulunur. İzotopların fizikokimyasal özelliklerindeki farklılıktan dolayı toprak ve sulardaki nispi içerikleri aynı değildir. Uranyum, toryum ve aktinyumun gaz halindeki bozunma ürünleri - toron, radon ve aktinon - toprak suyundan sürekli olarak havaya girer. Bu gaz halindeki ürünlere ek olarak, hava ayrıca radyum, toryum ve aktinyumun (aerosoller şeklinde) alfa ve beta aktif bozunma ürünlerini de içerir. Topraktan, radyoaktif elementler ve kararlı olanlar, bitkilere toprak suyuyla birlikte girerler, bu nedenle bitkilerin gövdeleri ve yaprakları her zaman uranyum, radyum, çürüme ürünleriyle birlikte toryum, potasyum ve bir dizi başka izotop içerir. düşük konsantrasyonlar. Bitkiler ve hayvanlar ayrıca kozmik radyasyon nötronlarının etkisi altında havada oluşan C14, H3, Be7 ve diğer izotopları içerir. İnsan vücudu ile çevre arasında sürekli bir alışveriş olması nedeniyle gıda, su ve havanın içerdiği tüm radyoaktif izotoplar vücutta bulunur. İzotoplar vücutta şu dozlarda bulunur: yumuşak dokularda - 31 mrem / yıl, kemiklerde - 44 mrem / yıl. Kozmik radyasyondan gelen doz 80-90 mrem/yıl, harici gama radyasyonundan gelen doz ise 60-80 mrem/yıl'dır. Toplam doz 140-200 mrem/yıl'dır. Akciğerlere düşen doz 600-800 mrem/yıl'dır. Yapay radyoaktif izotoplar, kararlı izotopların çeşitli nükleer reaksiyonların bir sonucu olarak nötronlar veya yüklü parçacıklarla bombardıman edilmesiyle elde edilir, yüklü parçacıkların kaynağı olarak çeşitli hızlandırıcılar kullanılır. Çeşitli iyonlaştırıcı radyasyon türlerinin akış ve dozlarının ölçümleri için bkz. Dozimetri, İyonlaştırıcı radyasyon dozları, Nötron. Yüksek dozda radyasyonun insan sağlığını olumsuz etkilemesi nedeniyle, radyasyon kaynakları ve radyoaktif izotoplarla çalışırken özel koruyucu önlemler uygulanır (bkz.). Tıpta ve biyolojide izotoplar, metabolizmayı incelemek, teşhis ve tedavi amacıyla kullanılır (bkz.). Vücuttaki radyoaktif izotopların içeriği ve metabolizmalarının dinamikleri, bir kişiden gelen dış radyasyon sayaçları kullanılarak belirlenir. Sorular. 1. Becquerel'in 1896'da yaptığı keşif neydi? 1896'da Becquerel, uranyum U kimyasal elementinin kendiliğinden görünmez ışınlar yaydığını keşfetti. 2. Bazı kimyasal elementlerin atomlarının kendiliğinden ışıma yeteneğini nasıl aramaya başladılar? Bu yetenek radyoaktivite olarak adlandırıldı. 3. Şeması Şekil 167, a, b'de gösterilen deneyin nasıl yapıldığını bize bildirin. Bu deneyimden ne çıktı? Şekildeki deneyde. 167 Bir radyum Ra tanesi kalın duvarlı bir kaba yerleştirildi. Ondan, yarıktan, fotoğraf plakasını aydınlatan bir radyoaktif radyasyon ışını çıkar. Daha sonra ışın, bir manyetik alandan etkilendi, bunun sonucunda ışın üç akıma ayrıldı: fotoğraf plakasında üç nokta oluşumuyla kaydedilen pozitif yüklü, negatif yüklü ve nötr. 4. Radyoaktif emisyonu oluşturan parçacıkların isimleri nelerdi? Bu parçacıklar nelerdir? Radyoaktif radyasyonun üç tip parçacıktan oluştuğu bulundu: α-parçacıkları - iyonize helyum atomları He, β-parçacıkları - elektronlar ve y-parçacıkları - fotonlar. Tüm cisimlerin küçük parçacıklardan oluştuğu varsayımı, yaklaşık 2500 yıl önce eski Yunan filozofları Leucippus ve Democritus tarafından yapıldı. Bu parçacıklara "bölünemez" anlamına gelen atomlar deniyordu. Bir atom en küçük, en basit, bileşeni olmayan ve dolayısıyla bölünemez parçacıktır. Ancak XIX yüzyılın ortalarından itibaren. atomların bölünmezliği fikrine şüphe düşüren deneysel gerçekler ortaya çıkmaya başladı. Bu deneylerin sonuçları, atomların karmaşık bir yapıya sahip olduğunu ve elektrik yüklü parçacıklar içerdiğini ortaya koydu. Atomun karmaşık yapısının en çarpıcı kanıtı, Fransız fizikçi Henri Becquerel tarafından 1896'da yapılan radyoaktivite olgusunun keşfiydi. Henri Becquerel (1852-1908) Becquerel, uranyum kimyasal elementinin kendiliğinden (yani, dış etkiler olmadan) önceden bilinmeyen, daha sonra radyoaktif radyasyon olarak adlandırılan görünmez ışınlar yaydığını keşfetti. Radyoaktif radyasyon olağandışı özelliklere sahip olduğundan, birçok bilim adamı onu incelemeye başladı. Sadece uranyum değil, aynı zamanda diğer bazı kimyasal elementlerin (örneğin radyum) da kendiliğinden radyoaktif ışınlar yaydığı ortaya çıktı. Bazı kimyasal elementlerin atomlarının kendiliğinden radyasyona maruz kalma yeteneği radyoaktivite olarak adlandırılmaya başlandı (Latin radyodan - I yayıyorum ve aktivus - etkili). Ernest Rutherford (1871-1935) 1899'da İngiliz fizikçi Ernest Rutherford'un rehberliğinde yapılan bir deney sonucunda, radyumun radyoaktif radyasyonunun homojen olmadığı, yani karmaşık bir bileşime sahip olduğu keşfedildi. Bu deneyin nasıl yapıldığını görelim. Şekil 156a, dibinde bir radyum tanesi bulunan kalın duvarlı bir kurşun kabı göstermektedir. Radyumdan gelen bir radyoaktif radyasyon ışını dar bir delikten çıkar ve bir fotoğraf plakasına çarpar (radyum radyasyonu her yönde oluşur, ancak kalın bir kurşun tabakasından geçemez). Fotoğraf plakasını geliştirdikten sonra, üzerinde bir karanlık nokta bulundu - tam da ışının çarptığı yerde. Pirinç. 156. Rutherford'un radyoaktif radyasyonun bileşimini belirleme deneyinin şeması Daha sonra deney değiştirildi (Şekil 156, b): kirişe etki eden güçlü bir manyetik alan yaratıldı. Bu durumda, geliştirilen plaka üzerinde üç nokta belirdi: biri, merkezi olan, öncekiyle aynı yerdeydi ve diğer ikisi, merkezi olanın zıt taraflarındaydı. Bir manyetik alanda iki akım önceki yönden saparsa, bunlar yüklü parçacık akımlarıdır. Farklı yönlerdeki sapma, parçacıkların elektrik yüklerinin farklı işaretlerini gösterdi. Bir akımda yalnızca pozitif yüklü parçacıklar, diğerinde ise negatif yüklü parçacıklar vardı. Ve merkezi akış, elektrik yükü olmayan radyasyondu. Pozitif yüklü parçacıklara alfa parçacıkları, negatif yüklü parçacıklara beta parçacıkları ve nötr parçacıklara gama parçacıkları veya gama kuantumları denir. Joseph John Thomson(1856-1940) Bir süre sonra, bu parçacıkların çeşitli fiziksel özelliklerini ve özelliklerini (elektrik yükü, kütle vb.) incelemenin bir sonucu olarak, β-parçacığının bir elektron ve α-parçacığının tamamen iyonize olduğunu tespit etmek mümkün oldu. kimyasal element helyumunun atomu (yani, her iki elektronu da kaybetmiş bir atom helyumu). Ayrıca γ-radyasyonunun elektromanyetik radyasyon türlerinden biri veya daha doğrusu aralıkları olduğu ortaya çıktı (bkz. Şekil 136). Radyoaktivite olgusu, yani α-, β- ve α-parçacıklarının madde tarafından kendiliğinden emisyonu, diğer deneysel gerçeklerle birlikte, maddenin atomlarının karmaşık bir bileşime sahip olduğu varsayımının temelini oluşturdu. Atomun bir bütün olarak nötr olduğu bilindiğinden, bu fenomen atomun bileşiminin negatif ve pozitif yüklü parçacıklar içerdiği varsayımına yol açtı. Bu ve diğer bazı gerçeklere dayanarak, İngiliz fizikçi Joseph John Thomson, 1903'te atom yapısının ilk modellerinden birini önerdi. Thomson'a göre, bir atom, hacmi boyunca pozitif bir yükün eşit olarak dağıldığı bir küredir. Bu kürenin içinde elektronlar vardır. Her elektron kendi denge konumu etrafında salınım yapabilir. Topun pozitif yükü, elektronların toplam negatif yüküne mutlak değerde eşittir, bu nedenle atomun bir bütün olarak elektrik yükü sıfıra eşittir. Thomson tarafından önerilen atom yapısının modeli deneysel doğrulamaya ihtiyaç duyuyordu. Özellikle, pozitif yükün gerçekten de atomun tüm hacmine sabit bir yoğunlukla dağılıp dağılmadığını kontrol etmek önemliydi. Bu nedenle, 1911'de Rutherford, meslektaşlarıyla birlikte atomların bileşimini ve yapısını incelemek için bir dizi deney yaptı. Bu deneylerin nasıl yapıldığını anlamak için, Şekil 157'yi göz önünde bulundurun. Deneylerde, a-parçacıkları yayan bir radyoaktif madde P ile birlikte bir kurşun kap C kullanıldı. Bu gemiden α-parçacıkları dar bir kanaldan 15.000 km/s hızında uçar. Pirinç. 157. Rutherford'un atomun yapısının incelenmesiyle ilgili deneyinin kurulum şeması α-parçacıkları doğrudan görülemediğinden, onları algılamak için bir cam ekran E kullanılır.Ekran, α-parçacıklarının ekrana çarptığı noktalarda parlamalar meydana geldiği için özel bir maddeden oluşan ince bir tabaka ile kaplanır. bir mikroskop M kullanılarak gözlemlenir. Parçacıkları kaydetmenin bu yöntemine yöntem , parıldamalar (yani parlamalar) denir. Tüm bu kurulum, havanın boşaltıldığı bir kaba yerleştirilir (α parçacıklarının hava molekülleriyle çarpışmaları nedeniyle saçılmalarını ortadan kaldırmak için). α parçacıklarının önünde herhangi bir engel yoksa, bunlar ekrana dar, hafifçe genişleyen bir ışınla düşer (Şekil 157, a). Bu durumda, ekranda görünen tüm flaşlar küçük bir ışık noktasında birleşir. α-parçacıkları yolunda, incelenen metalin ince bir F folyosu yerleştirilirse (Şekil 157, b), o zaman madde ile etkileşime girdiğinde, α-parçacıkları farklı açılarda her yöne saçılır φ (sadece üç açılar şekilde gösterilmiştir: φ1, φ2 ve φ3). Ekran 1 konumundayken, en çok yanıp sönme ekranın ortasında yer alır. Bu, tüm α-parçacıklarının ana kısmının, neredeyse orijinal yönü değiştirmeden (küçük açılarda dağılmış) folyodan geçtiği anlamına gelir. Ekranın ortasından uzaklaştıkça yanıp sönme sayısı azalır. Sonuç olarak, saçılma açısı φ arttıkça, bu açılarda saçılan parçacıkların sayısı keskin bir şekilde azalır. Ekranı mikroskopla birlikte folyo etrafında hareket ettirerek, belirli (çok az) sayıda parçacığın 90°'ye yakın açılarda dağıldığını (ekranın bu konumu 2 sayısı ile gösterilir) ve bazı tek tek parçacıkların dağıldığını görebiliriz. parçacıklar 180° mertebesinde açılarla saçılır, yani folyo ile etkileşimin bir sonucu olarak geri atılır (konum 3). Rutherford'a maddenin atomlarının nasıl düzenlendiğini anlamak için en önemli bilgiyi veren, bu α-parçacıklarının geniş açılı saçılması vakalarıydı. Deneylerin sonuçlarını analiz ettikten sonra Rutherford, α-parçacıklarının böylesine güçlü bir sapmasının ancak atomun içinde son derece güçlü bir elektrik alanı varsa mümkün olduğu sonucuna vardı. Böyle bir alan, çok küçük bir hacimde (bir atomun hacmine kıyasla) yoğunlaşan bir yük tarafından oluşturulabilir. E. Rutherford tarafından önerilen atomun nükleer modelinin şematik temsilinin örneklerinden biri Pirinç. 158. α-parçacıklarının maddenin atomlarından geçerken uçuş yörüngeleri Bir elektronun kütlesi, bir α-parçacığının kütlesinden yaklaşık 8000 kat daha az olduğu için, atomu oluşturan elektronlar, α-parçacıklarının hareket yönünü önemli ölçüde değiştiremezler. Bu nedenle, bu durumda, yalnızca kütlesi α-parçacığının kütlesinden çok daha büyük olan atomun pozitif yüklü kısmı ile α-parçacıkları arasındaki elektriksel itme kuvvetlerinden bahsedebiliriz. Bu düşünceler, Rutherford'un atomun nükleer (gezegensel) bir modelini yaratmasına yol açtı (8. sınıf fizik dersinden zaten biliyorsunuz). Bu modele göre, atomun merkezinde, atomun çok küçük bir hacmini kaplayan pozitif yüklü bir çekirdeğin bulunduğunu hatırlayın. Elektronlar, kütlesi çekirdeğin kütlesinden çok daha az olan çekirdeğin etrafında hareket eder. Bir atom elektriksel olarak nötrdür, çünkü çekirdeğin yükü, elektronların toplam yükünün modülüne eşittir. Rutherford atom çekirdeğinin boyutunu tahmin edebildi. Bir atomun kütlesine bağlı olarak, çekirdeğinin 10 -14 - 10 -15 m mertebesinde bir çapa sahip olduğu, yani bir atomdan (bir atomdan) onlarca ve hatta yüz binlerce kez daha küçük olduğu ortaya çıktı. yaklaşık 10 -10 m çapındadır). Şekil 158, nükleer model açısından a-parçacıklarının maddenin atomlarından geçişini göstermektedir. Bu şekil, α-parçacıklarının uçuş yörüngesinin, çekirdekten ne kadar uzağa uçtuklarına bağlı olarak nasıl değiştiğini göstermektedir. Çekirdeğin yarattığı elektrik alanının gücü ve dolayısıyla α-parçacığı üzerindeki etki kuvveti, çekirdekten uzaklaştıkça oldukça hızlı bir şekilde azalır. Bu nedenle, parçacığın uçuş yönü ancak çekirdeğe çok yakın geçerse büyük ölçüde değişir. Çekirdeğin çapı, atomun çapından çok daha küçük olduğu için, tüm α-parçacıklarının çoğu, çekirdekten bu kadar uzaklıklarda atomdan geçer; burada, onun yarattığı alanın itme kuvveti, önemli ölçüde değiştirmek için çok küçüktür. α-parçacıklarının yönü. Ve sadece çok az parçacık çekirdeğin yakınında, yani güçlü bir alan bölgesinde uçar ve geniş açılarla sapar. Rutherford'un deneyinde elde edilen bu sonuçlardır. Böylece, α-parçacıklarının saçılması üzerine yapılan deneyler sonucunda, atomun Thomson modelinin tutarsızlığı kanıtlandı, atom yapısının nükleer modeli ortaya kondu ve atom çekirdeğinin çapları tahmin edildi. Dersin Hedefleri:
eğitici: Geliştirme: düşünmenin gelişimine devam etmek, analiz etme, karşılaştırma, mantıklı sonuçlar çıkarma yeteneği. eğitici: Ders türü: yeni materyal öğrenmek. Ders formu: birleşik ders. Ders yöntemleri: sözlü, görsel, pratik. Teçhizat: Bildiri: tablo “Periyodik kimyasal element sistemi D.I. Mendeleyev". Dersler sırasında 1. İş organizasyonu. Dersin konusunun ve amacının duyurulması, dersteki çalışma sırası. 2. Öğrenilenlerin tekrarı. Malzemenin aktif ve bilinçli asimilasyonuna hazırlık aşaması (bilginin gerçekleşmesi). dünya karmaşık Geçen yüzyılın en büyük keşfini yapan bu dahi, bu eksantrik kim? Ucubeler hayatı süslüyor. Bunlar huzursuz, alışılmadık derecede meraklı ve sınırsız meraklı insanlar, inatla belirsiz problemler arıyorlar. İnatla bir şey keşfedilir, icat edilir, denenir, üretilir. Hayat bizim için birçok sorun yaratır. Bazılarını çözmek çok kolaydır. Birkaç nesil bilim insanı başkaları için savaşıyor. Görünüşe göre neredeyse çocukça bir soru “Bir atom nasıl çalışır?”. Ve insanlar yaklaşık 2500 yıldır bunun cevabını arıyorlar. Bir önceki dersimizde atomun karmaşık yapısını doğrulayan gerçeklerin varlığından bahsetmiştik. 3. Yeni materyal öğrenmek. Öğretmen : Tüm maddelerin çok sayıda atomdan oluştuğu hipotezi iki bin yıl önce ortaya çıktı. Atom teorisinin destekçileri atomu en küçük parçacık olarak gördüler ve dünyanın tüm çeşitliliğinin değişmez parçacıkların - atomların bir kombinasyonundan başka bir şey olmadığına inanıyorlardı. Öğretmen : Fizik, maddenin özellikleri hakkında gerçekleri biriktirirken geliştirilen atomun yapısı hakkında belirli fikirler. İnsanlar atomun bölünebilir olduğunu ve doğada atomdan daha küçük parçacıkların olduğunu fark ettiler. Soru. Atomdan daha küçük hangi parçacıkları biliyorsunuz? Öğrenciler: elektron, proton, nötron. Öğretmen : Bütün bu keşiflerden sonra, atomun karmaşık bir yapıya sahip olabileceği anlaşıldığında, birçok bilim adamı atomun yapısı için çeşitli teorik modeller önerdi. Bunlardan en popüler olanı J.J. Thomson tarafından önerilen modeldi. Öğretmen: Joseph John Thomson, klasik elektromanyetik teori temelinde, bir elektronun boyutunun 10-15 m mertebesinde olması gerektiğini gösterdi, ayrıca atomların boyutunun birkaç angstrom olduğu biliniyordu (bir angstrom 10 - 10 metre). Bu temelde, 1903'te Thomson, atomların, elektronların bulunduğu homojen pozitif yüklü madde topları olduğu bir atom modeli önerdi. Elektronların toplam (negatif) yükü, atomun pozitif yüküne eşittir. Bu nedenle, atom bir bütün olarak nötrdür. Bu modele "puding" adı verildi çünkü elektronlar, bir puding içindeki kuru üzüm gibi pozitif ortama gömülüydü. Bir atomdaki elektronun denge konumundan sapması, dönen bir kuvvetin ortaya çıkmasına neden olur. Bu nedenle, herhangi bir şekilde denge konumundan uzaklaştırılan bir elektron salınım yapar ve bu nedenle bir elektromanyetik radyasyon kaynağıdır. Thomson'ın modeli, bir atomda bir elektronun varlığını varsayması açısından çekici görünüyordu. Ancak, sadece 1911'e kadar sürdü. Rutherford'un deneyimi. Böylece atom modeli oluşturulmuş olur. Şimdi bunu bir deneyle test etmemiz gerekiyor. İçinde ne kontrol edilmelidir? Elbette pozitif yükün atom içinde nasıl dağıldığı ve elektronların atomun içinde nasıl yer aldığı. Ancak bunun için atomun içine nüfuz etmeniz gerekiyor! Mümkün mü? Bir atomun içine nüfuz etmek için aynı veya daha küçük boyutta parçacıklara ihtiyaç vardır. Bu tür parçacıklar, radyoaktivite olgusunun çalışmasında keşfedildi. Görev 1. Bir parçacığın bir elektrondan kaç kez daha ağır olduğunu hesaplayın. Öğrenciler: (Kendi kendine çözerek) 7350 defa. Bu nedenle, kabuk olarak seçmeniz gerekir - bir parçacık. Öğretmen. Haklısın. Atomun yapısının modern teorisinin yaratılmasına belirleyici bir katkı yapan bir deney, 1911'de Ernest Rutherford tarafından asistanları G. Geiger ve E. Marsden ile birlikte yürütülen bir deneydi. Öğretmen : Rutherford'un deneyiminin şemasına daha yakından bakalım. Bir radyoaktif madde tanesi, radyum (Rn), kurşun bir kaba yerleştirildi. Küçük bir delikten konteynırdan dar bir parçacık demeti çıktı. Deliğin karşısında çinko sülfürle kaplanmış bir ekran vardı. Üzerine binen parçacıklar, ekranın küçük bir bölümünde, çıkış deliğinin hemen karşısında parıldamalara neden oldu. Yola ince bir altın folyo yerleştirildiğinde, ekranın sintilasyonların gözlendiği alanı önemli ölçüde arttı. Bu, parçacıkların orijinal yönlerini değiştirdiği ve saçılma yaşadığı anlamına geliyordu. Soru. Sizce sapmanın nedeni ne olabilir - parçacıklar? Öğrenciler Elektronlar hareket yönünü değiştiremedi - parçacıklar, çünkü kütleleri kütle parçacıklarından çok daha az. Başka bir şey ifade ediyor. Görev 2. Atomların katı bir cisimde sıkıca paketlendiğini ve merkezleri arasındaki mesafenin yaklaşık 2,5 10 -10 m olduğunu (X-ışını kırınım analizine göre) dikkate alarak, kalınlıkta kaç tane atom tabakasının altın folyo içerdiğini hesaplayın 0, 4 µm kalınlığında. Öğrenciler: (Kendi kendine çözme) Yaklaşık 1600 katman. Öğretmen : Yani: birçok parçacığın binlerce altın atomundan onlarla etkileşime girmeden geçmesi, atomun katı olmadığı anlamına gelir. (Thomson'ın atom modeli doğrulanmamıştır). Eğer - parçacık, atomun pozitif yükünün etkisini yaşamazsa, hareket yönü değişmez. Böyle bir hareket varsa, hareketin yönü değişir ve ne kadar saparsa, hareket o kadar güçlü olur. Parçacıkların olası tüm sapmalarını tespit etmek için ekran küresel hale getirildi. Soru. Deneyler yapılırken genellikle ölçümler yapılır. Sizce Rutherford'un deneylerinde yapılan ölçümler nelerdi? Öğrenciler: Altın atomlarıyla etkileşime girmeyen, çeşitli açılarda sapan parçacıkların sayısı sayıldı. Öğretmen : Dağınık parçacıkları saymak aşağıdaki sonuçları verdi: Hiç kimse ikinci sonucu beklemiyordu, çünkü o sırada herkes, atomların çok “gevşek” göründüğü ve bu kadar önemli parçacık sapmalarına neden olamayacakları Thomson modeline bağlı kaldı. Çok sonra Rutherford, "çok heyecanlı bir Geiger'in ona nasıl geldiğini ve "Gözlemeyi başardık - parçacıkların geri döndüğünü" söyledi. Bu, yaşamam gereken en inanılmaz olaydı. Neredeyse bir kağıt mendile 15 inçlik bir mermi atmışsınız ve geri gelip size vurmuş gibi inanılmazdı. Düşününce, bu geri saçılımın tek bir çarpışma sonucu olması gerektiğini anladım ve hesaplamaları yaptığımda, kütlenin büyük kısmının olduğu bir sistem düşünmedikçe aynı mertebeden bir değer elde etmenin imkansız olduğunu gördüm. atomun küçük bir çekirdeğinde yoğunlaşmıştır. Elde edilen verilerin teorik bir analizi için olasılık teorisini bilmek gerekiyordu. Rutherford, matematiğin bu bölümündeki bilgi boşluklarını doldurmak için tekrar öğrenci sırasına oturmaktan çekinmedi ve birdenbire profesörlerini yanında gören kendi öğrencilerini şaşırttı. Deneylerin sonuçlarını analiz ettikten sonra Rutherford şu sonuca vardı: Parçacıkların böylesine güçlü bir şekilde sapması, ancak atomun içinde son derece güçlü bir elektrik alanı varsa mümkündür. Böyle bir alanın çok küçük bir hacimde (bir atomun hacmine kıyasla) yoğunlaşmış bir yük tarafından oluşturulabileceği hesaplandı; m > m e yaklaşık 8000 katı olduğu için atomu oluşturan elektronlar hareket yönünü - parçacıkların yönünü değiştiremezdi. Bu düşüncelere dayanarak, Rutherford atomun yapısının nükleer bir modelini (gezegensel) önerdi. Bir atom güneş sistemine benzer, ancak Güneş yerine bir çekirdeğe sahiptir ve gezegenler yerine elektronlara sahiptir. Nükleer model, Thomson'ın atom modelinden çok zarif ve çok daha basit çıktı. Rutherford memnundu. Yine de olurdu! Ne de olsa atomun yapısının sırrının ilk ifşa edildiği kişi oydu. "Rutherford'a göre" atomun ölçeği aşağıdaki gibi temsil edilebilir: Çekirdek, atomdan çok daha küçüktür, haşhaş tohumu, Moskova Üniversitesi'nin Sparrow Hills'deki binasından daha küçüktür; Atomu yaklaşık 10 15 kat arttırırsanız, Moskova şehrinin büyüklüğü olacaktır; Kızıl Meydan'ın merkezinde kiraz büyüklüğünde bir atom çekirdeği varsa, çevre yolunun çevresinde toz zerresi büyüklüğünde bir elektron uçar. Atomdaki diğer her şey boşluktur 4. Yeni bilginin pekiştirilmesi. Öğretmen : Şimdi periyodik tabloyu açın ve ona dikkatlice bakın. Hidrojen, helyum, lityum, berilyum (H, He, Li, Be) kimyasal elementlerinin atomunun yapısını düşünün. Örnek: Hidrojen atomu periyodik tablodaki ilk hücreyi işgal eder. Hidrojen atomunun çekirdeğinin elektrik yükü pozitiftir ve elementer elektrik yükü e ile periyodik tablodaki kimyasal elementin seri numarası Z'nin çarpımına eşittir. q \u003d Ze Yani, çekirdeğin yükü 1'dir. Bir hidrojen atomundaki elektron sayısını da belirleyebiliriz. Atom nötr olduğundan, bir hidrojen atomundaki elektron sayısı 1 olacaktır. Bir elektronun negatif yükü vardır. 5. Gelişmekte olan bir nitelikteki malzemenin sunumu. Öğrenci İletişimi: "Ernest Rutherford'un biyografisinin sayfaları." 6. Özetlemek. Ders sırasında soruları cevaplayan ve bağımsız düşünen öğrencilere not verilir. Cevap verirken sadece cevabın doğruluğu değil, aynı zamanda muhakeme süreci, hataların sayısı ve kalitesi de değerlendirilir. Ödev §56. Lityum, nitrojen, oksijen, flor atomunun bir modelinin diyagramını çizin. Her atomun nükleer yükünü belirleyin. Edebiyat
Pirinç. 1. Uranyum serisi. 
Pirinç. 2. Toryum serisi. 
Pirinç. 3. Bir dizi deniz anemon.
Fransız fizikçi. Radyoaktivitenin kaşiflerinden biri
İngiliz fizikçi. Radyumun radyoaktif radyasyonunun karmaşık bileşimini keşfetti, atom yapısının nükleer bir modelini önerdi. protonu keşfetti
İngiliz fizikçi. Açık elektron. Atomun yapısının ilk modellerinden birini önerdi.
sorular
Olaylarla, şüphelerle dolu
Ve sonsuz gizemler
Ve cesur tahminler.
Bir doğa harikası gibi
bir dahi mi
Ve bu kaos içinde
Düzeni bulur.
