Дипломная работа на тему: Изучение явления радиоактивности в школьном курсе физики. Скачать бесплатно.
Фрагменты работы:
Оглавление.
Введение ———————————————————————————— 3
Глава 1. Научно-методический анализ темы «Явление радиоактивности»
1.1 Трудности в усвоении материала темы ———————————— 9
1.2 Содержание физики атомного ядра в курсе современной школы и требования к обязательному минимуму содержания ————————— 11
1.3 Особенности учебных занятий, форм и методов обучения при изучении явления радиоактивности ——————————————— 17
Глава 2. Изучение вопросов радиоактивности в школьном курсе физики
2.1 Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц————26
2.2 Открытие радиоактивности—————————————————27
2.3 Альфа-, Бета-, Гамма-излучения——————————————-30
2.4 Радиоактивные превращения————————————————32
2.5 Закон радиоактивного распада———————————————-33
2.6 Изотопы—————————————————————————35
2.7 Открытие нейтрона————————————————————37
2.8 Протонно-нейтронная модель ядра—————————————-40
2.9 Энергия связи атомных ядер————————————————40
2.10 Ядерные реакции—————————————————————43
2.11 Ядерный реактор—————————————————————45
2.12 Термоядерные реакции——————————————————50
2.13 Получение радиоактивных изотопов и их применение—————54
2.14 Биологическое воздействие радиоактивного излучения—————58
Заключение———————————————————————————61
Список использованной литературы—————————————————62
Приложение 1——————————————————————————65
Приложение 2——————————————————————————81
Приложение 3——————————————————————————87 Введение
Радиоактивность — (от лат. radio — излучаю, radius — луч и activus — действенный), самопроизвольное (спонтанное) превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп (обычно — изотоп другого элемента).
О актуальности этой темы в школе можно спорить весьма долго. Но в свете последних событий она очевидна. Человечество, на протяжении всей своей истории старается покорить и подчинить природу. Мы научились добывать, перерабатывать и использовать природные ресурсы, но они иссекаемы, и проблема энергетики остается одним из важнейших приоритетов развития человеческой цивилизации. Когда ведущие страны экспортеры газа и нефти признали, что ресурсов этих ископаемых осталось немного, на помощь пришла атомная энергетика. Но спасет ли она Землю от глобальной нехватки энергии или погубит своими разрушительными «побочными эффектами» неизвестно, увы, никому.
История человечества изобилует крупными катастрофами, войнами, трагедиями государственного и всемирного масштабов, но какие крупнейшие вспомнили бы вы? Великую отечественную войну, цунами, землетрясения и скорее всего Чернобыльскую катастрофу. Трагедия на Чернобыльской атомной станции унесла тысячи жизней — число несравнимое с потерями в ВОВ, но затронула многие страны, и десятки миллионов людей. Теперь это Территория Отчуждения, мертвые города, покинутые земли. На их восстановление до состояния пригодного для жизни уйдут тысячи лет. Сейчас лишь редкие экскурсии имею доступ в зоны относительно чистые от заражения. Это, наверное, немалая этическая проблема, показывать и водить экскурсии по мертвым городам, которые когда-то были родинами, родными городами как тысяч людей, кто-то в них вырос, кто-то жил, кто-то потерял родных в этой катастрофе, но возможно ли понять масштаб трагедии не увидев этого своими глазами? Может быть, кто-то под впечатлением от увиденного решит посвятить жизнь решению проблем безопасности атомной энергетики.
11 марта 2011 года произошла трагедия на атомной станции Фукусима-1 в Японии. Специалисты сразу бросились сравнивать масштабы трагедии с Чернобылем, но только 11 апреля признали, что трагедия на Фукусиме-1 уже превзошла Чернобыль. Десятки тонн радиоактивной воды попали в воды Тихого Океана, территории на десятки километров вокруг станции заражены. Тысячи человек погибли и по прогнозам, в ближайшие годы радиация убьет еще 420 тысяч человек в радиусе 200 километров вокруг станции. Япония пережила атомный удар Соединенных Штатов Америки в конце Второй Мировой Войны, но сможет ли она выстоять перед «ударом мирного атома». Население Японии составляет 127 миллионов человек, но площадь территорий страны не позволяет «законсервировать», закрыть зараженные территории, так как это сделала СССР во времена Чернобыльской катастрофы.
Итак, актуальность темы очевидна. Но стоить вспомнить еще один аспект атомной энергетики. Захоронение радиоактивных отходов.
Франция, Англия и Россия перерабатывают ОЯТ, что не решает проблему накопления отходов, а лишь усугубляет ее. Этот процесс позволяет выделять из отработанного топлива такие ядерные материалы, как уран и плутоний. Но переработка сопровождается побочным производством гигантского количества радиоактивных отходов: в результате переработки тонны ОЯТ образуется более 100 тонн отходов различной степени активности. Единственное в России предприятие по переработке ОЯТ с атомных станций — ПО «Маяк» — располагается в Челябинской области, которое множество раз закрывали и открывали. По государственным оценкам, там накоплено отходов общей активностью 392 миллиона Кюри, что примерно в 8 раз превышает выброс в результате Чернобыльской аварии. Полностью безопасного способа обращения с радиоактивными отходами до сих пор не разработано. Остекловывание радиоактивных отходов, единственный условно безопасный способ, разработанный в мире, внедрен в виде единственной маломощной установки, построенной по старой технологии. К тому же, установка на «Маяке» уже долгое время не функционирует. В результате, отходы попросту сливаются в озеро Карачай, объявленное ООН «самым грязным местом на планете».
Минатом предлагает ввозить иностранное ОЯТ именно для переработки. По мнению специалистов этого ведомства, можно рассчитывать на 20,000 тонн отходов, а максимальная прибыль от ввоза составит около 20 миллиардов долларов в течении 10 лет. Это без учета «побочных» затрат, таких как транспортировка, строительство хранилищ, заводов по переработке и, собственно, обеспечения самого процесса долговременного хранения. Но в реальности никакой переработки просто не состоится — в России на сегодня отсутствуют необходимые мощности. «Маяк» может перерабатывать 400 тонн ОЯТ в год максимум. Таким образом, для переработки того ОЯТ, которое ввезут потребуется 50 лет. Приплюсуйте к этому те 14,000 тонн ОЯТ, которые накоплены в России. Но необходимо помнить, что Челябинскому «Маяку» более 50 лет и его оборудование изношено, то есть рассчитывать на него нельзя. Строительство нескольких новых заводов по переработке ОЯТ обойдется в несколько миллиардов долларов каждый, если конечно ставить на них современные системы безопасности, как это делают на Западе. Такое строительство займет несколько лет, в течении которых в Россию будут свозить отходы со всего мира. Есть недостроенный завод РТ-2 в Красноярске, который должен был бы перерабатывать ядерные отходы. Но строительство этого завода заморожено почти 10 лет назад фактически в начальной стадии, он не может существенным образом повлиять на ситуацию. Кроме того, показательна судьба этого долгостроя: где гарантии, что новый амбициозный проект Минатома, включающий в себя строительство дорогих хранилищ, заводов по переработке ядерных отходов, печей для остекловывания отходов переработки не будет заморожен через несколько лет по экономическим причинам? В этом случае образуется свалка отходов, с которыми ничего нельзя будет сделать, но на безопасное хранение которых ежегодно придется тратить огромное количество денег.
Техническая сторона проблемы такова, что на сегодняшний день Минатом просто не имеет технологий для переработки многих видов отработанного топлива. Дело в том, что ОЯТ различается по типам реакторов. Если говорить об ОЯТ с атомных станций России, то «Маяк» может перерабатывать только топливо с реакторов типа ВВЭР-440 и БН-600. В России 5 реакторов таких типов из 29, а в результате за всю историю советской, а затем российской атомной индустрии было переработано не более 10% произведенных ядерных отходов. Этим и объясняется накопление огромного количества ОЯТ — для переработки нет ни мощностей, ни даже технологий. Топливо с реакторов, которые были разработаны за пределами Советского Союза (а они порой принципиально отличаются от реакторов советского дизайна) вообще никогда не перерабатывалось Минатомом, а, следовательно, невозможно высчитать, во сколько это обойдется. Саму техническую возможность такой переработки еще нужно доказать. Только после этого возможно обсуждение изменений одного из самых прогрессивных экологических законов в мире с целью ввоза иностранных ядерных отходов. А на сегодня — это, несомненно, отходы, а не сырье, ведь переработать их невозможно.
В связи с этим, каждый человек должен быть хотя бы условно подкован в теме радиоактивности. Ведь такими темпами скоро всю планету заполонят хранилища, но какими бы защищенными и экранированными они ни были радиационный фон в целом по планете будет все время расти. Защитить себя от радиации невозможно, но знать о ней как можно больше должны все.
Кроме того, в нашей, Смоленской области, проблема радиации остается весьма острой. Ведь в Десногорске, что всего лишь в 120 километрах от Смоленска функционирует атомная станция. Обслуживающий персонал отшучивается «У нас на станции радиационный фон в полном порядке! У нас Роза Ветров хорошая!» Но за этой шуткой скрываются вполне реальные факты того, что станция вполне серьезно «фонит».
Это еще один «голос» за подробное изучение темы в рамках школы.
Рассмотрим действующие программы для изучения радиоактивности в школьном курсе физики Глава 1.
Научно-методический анализ темы «Явление радиоактивности»
1.1 Трудности в усвоении материала темы
Раздел «Физика атомного ядра» — один из самых трудных в учебной физике. Объективная сложность и необычность изучаемых явлений приводит к значительным затруднениям в усвоении материала. Специфика учебного материала раздела « Физика атомного ядра» заключается в том, что в нем изучаются достаточно сложные объекты — атом и атомное ядро, элементарные частицы. С трудностями сталкиваются и учителя – сложные явления нужно знать и понимать достаточно глубоко, чтобы доступно объяснять их своим ученикам.
В 2004 / 05 учебном году Кохановым К. А. был проведено тестирование учителей физики города Кирова по кругу вопросов, охватывающих явление радиоактивности (естественная радиоактивность, виды излучений, закон радиоактивного распада, правила смещения). В данном тестировании приняло участие 57 человек. Тестирование позволило выявить наиболее сложные для учителей (и соответственно для учеников) вопросы темы «Явление радиоактивности». Ниже приводим содержание теста, в скобках указан процент выбравших указанный ответ в качестве правильного от общего числа опрошенных, правильный ответ помечен * [К. А. Коханов. Физика атомного ядра и элементарных частиц / Физика, 2007, № 7. С. 33].
1. Куда в Периодической системе элементов сдвигается атом, ядро которого претерпевает ?-распад?
А. влево на одну клетку;
Б. вправо на одну клетку; (4 %)
В*. Никуда не сдвигается; (91 %)
Г. это зависит от числа вылетающих ?-квантов;
Д. влево на две клетки.
2. Куда в Периодической системе элементов сдвигается атом, ядро которого претерпевает один ??-распад?
А. влево на одну клетку; (19 %)
Б*. вправо на одну клетку; (70 %)
В. никуда не сдвигается; (2 %)
Г. вниз на одну клетку;
Д. влево на две клетки. (2 %)
3. Что назыается ?-распадом?
А. Любые реакции с участием ядер 24Не; (2 %)
Б*. радиоактивные превращения ядер с испусканием ?-частиц; (84 %)
В. распад ядер 24Не; (2 %)
Г. верны ответы А и В;
Д. ядерные реакции, происходящие только за счет сильных взаимодействий. (2 %)
4. Из двух изотопов большей стабильностью обладает тот, у которого:
А. больше энергия покоя; (4 %)
Б. меньше энергия связи;
В. больше энергия связи; (39 %)
Г*. больше удельная энергия связи; (49 %)
Д. меньше и энергия связи, и удельная энергия связи. (4 %)
5. Закон радиоактивного распада имеет вид:
А*. N = N02 – t / T? ; (72 %)
Б. ? = Т?; (2 %)
В. Т? = ln 2 / ?; (7 %)
Г. А = Z + N;
Д. среди предложенных верного ответа нет. (11 %)
6. Какое из излучений обладает наименьшей проникающей способностью?
А*. ?-излучение; (91 %)
Б. ?-излучение; (2 %)
В. ?-излучение; (2 %)
Г. проникающая способность излучения зависит от источника излучения;
Д. примерно одинакова.
7. В цепочке радиоактивных превращений элемента 92235U в элемент 82207Pb содержится несколько ?- и ?-распадов. Сколько всего распадов в этой цепочке?
Ответ: 11 (7 ?-распадов и 4 ?-распада). Следует начинать расчет реакции с массового числа, которое может изменяться только в результате вылета ?-частицы. (26 %)
В главе 2 данной работы указана методика введения основных понятий, явлений, законов темы «Явление радиоактивности», которая позволит избежать подобных ошибок у учащихся. 1.2 Содержание физики атомного ядра в курсе современной школы и требования к обязательному минимуму содержания
В настоящее время школа является одиннадцатилетней при обязательном девятилетнем образовании, и физика изучается в 7 – 9 классах основной школы (базовый курс) и в 10 – 11 классах средней школы (профильный курс). Базовый курс призван обеспечить систему фундаментальных знаний основ физической науки и ее применений для всех учащихся независимо от их будущей профессии. 10 – 11 классы работают в условиях профильной дифференциации, поэтому изучение физики в различных школах происходит по разным программам. Это могут быть курсы повышенного уровня, курсы прикладного, профильного характера, курсы для гуманитарных классов.
Основными принципами, положенными в основу изучаемых курсов (конечно, кроме основных дидактических принципов), являются принципы гуманизации, гуманитаризации и дифференциации обучения.
В итоге физика должна предстать перед учеником не только как основа техники, но и как элемент культуры. Дифференциация обучения физике дает возможность учитывать способности, склонности и интересы учащихся [Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы / Под ред. С. Е. Каменецкого, Н. С. Пурышевой. 2000, С. 26].
Теперь в школе нет единой программы курса физики и единого учебника; в распоряжении учителя многообразные программы и учебники. На сегодняшний день разработано несколько вариантов программ по физике как для основной, так и для средней школы, рекомендованные Министерством образования. Ежегодно Министерство образования РФ утверждает Федеральный комплект учебников.
Документом, определяющим содержание физического образования, являются требования к обязательному минимуму этого содержания.
В настоящее время в минимум содержания образовательных программ всех естественных дисциплин включаются элементарные знания о методах естественнонаучного познания.
Важнейшие категории научного познания: явления и факты, понятия, законы, теоретические выводы.
Важнейшие методы научного познания: наблюдение, эксперимент, построение гипотез и моделей, вывод следствий и их проверка.
… 2.2 Открытие радиоактивности.
Еще в феврале 1896 г. А. Беккерель демонстрировал действие флюоресцирующего сернистого цинка на фотопластинку, завернутую в черную бумагу. Беккерель решил использовать соли урана. Он взял из коллекции минералов своего отца двойной сульфат уранила калия. Обернув фотопластинку черной бумагой, он положил на нее металлическую пластинку причудливой формы, покрытую слоем урановой соли, и выставил на несколько часов на яркий солнечный свет. После проявления пластинки на ней было отчетливо видно изображение металлической фигуры, той самой фигуры, которая покрывалась до опыта солью урана. Повторные опыты Беккереля дали аналогичный результат, и 24 февраля 1896 г. он доложил академии о результатах опытов. Казалось, что гипотеза Пуанкаре полностью подтверждается. Но осторожный Беккерель решил поставить контрольные опыты. К концу февраля он приготовил новую пластинку. Но погода была пасмурной и оставалась такой до 1 марта. Утро 1 марта было солнечным, и опыты можно было возобновить. Беккерель решил, однако, проявить пластинки, лежавшие несколько дней в темном шкафу. На проявленных пластинках четко обозначились силуэты образцов минералов, лежавших на непрозрачных экранах пластинок.
Минерал без предварительного освещения испускал невидимые лучи, действовавшие на фотопластинку через непрозрачный экран. Беккерель немедленно ставит повторные опыты. Оказалось, чтo соли урана сами по себе без всякого внешнего воздействия испускают невидимые лучи, засвечивающие фотопластинку и проходящие через непрозрачные слои. 2 марта Беккерель сообщил о своем открытии.
Хочется сразу отметить о разнице в изучении открытия радиоактивности в разных учебниках. Мякишев, рассказывает про опыты и наблюдения Беккереля и далее рассказывает про опыты супругов Кюри, Марии и Пьера, которых можно считать учеными открывшими радиоактивность, и давшими ей это название. Кроме того, в учебнике дается справка-сноска о самой Марии Склодовской-Кюри.
Естественно было попытаться обнаружить, не обладают ли способностью к самопроизвольному излучению другие химические элементы, кроме урана. В 1898 г. Мария Склодовская-Кюри во Франции и другие ученые обнаружили излучение тория. В дальнейшем главные усилия в поисках новых элементов были предприняты Марией Склодовской-Кюри и ее мужем Пьером Кюри. Систематическое исследование руд, содержащих уран и торий, позволило им выделить новый, неизвестный ранее химический элемент — полоний, названный так в честь родины Марии Склодовской-Кюри — Польши.
Наконец, был открыт еще один элемент, дающий очень интенсивное излучение. Его назвали радием (т. е. лучистым). Само же явление самопроизвольного излучения было названо супругами Кюри радиоактивностью.
Радий имеет относительную атомную массу, равную 226, и занимает в таблице Д. И. Менделеева клетку под номером 88. До открытия Кюри эта клетка пустовала. По своим химическим свойствам радий принадлежит к щелочноземельным элементам.
Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными. [Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. Физика. 11 кл. М.: Просвещение 2005, С 307 ]
В учебнике Л. И. Анциферова «Физика 11» про опыты Кюри упоминается вскользь и даже практически невозможно понять, какой вклад они внесли в науку. [В 1898г французские физики М. Склодовская-Кюри и П. Кюри обнаружили радиоактивность тория и открыли два новых радиоактивных элемента – полоний и радий.][Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. Физика. 11 кл. М.: Просвещение 2005, С 311 ]
Самый лучший рассказ об открытии радиоактивности, на мой взгляд, приведен в учебнике Л.Э. Генденштейна.
Любая наука становится интереснее, если в ней приводить сравнения, ведь для школьников непоказательны и непонятны цифры приведенные в физических величинах. Человек может оценить быстро или медленно едет машина, найдя ответ в задаче, горячее тело или холодное, но сложно представить себе, например, 60Дж – много это или мало. Гейденштейн в своем учебнике все это сравнивает с понятными и простыми вещами.
В учебнике В. А. Касьянова, Допущенном Министерством образования, про супругов Кюри и их основополагающее открытие не говорится ни слова.
Хотелось бы отметить еще не маловажный факт, ни в одном из рассматриваемых мной учебнике нет таблицы Менделеева. Все авторы ссылаются на номера элементов [элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными](3), для наглядности таблицы не хватает. 2.3 Альфа-, Бета-, Гамма-излучения
Классический опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения, состоял в следующем. Препарат радия помещали на дно узкого канала в куске свинца. Против канала находилась фотопластинка. На выходившее из канала излучение действовало сильное магнитное поле, линии индукции которого, перпендикулярны лучу. Вся установка размещалась в вакууме. (Приложение 2)
В отсутствие магнитного поля на фотопластинке после проявления обнаруживалось одно темное пятно точно напротив канала. В магнитном поле пучок распадался на три пучка. Две составляющие первичного потока отклонялись в противоположные стороны. Это указывало на наличие у этих излучений электрических зарядов противоположных знаков. При этом отрицательный компонент излучения отклонялся магнитным полем гораздо сильнее, чем положительный. Третья составляющая не отклонялась магнитным полем. Положительно заряженный компонент получил название альфа-лучей, отрицательно заряженный — бета-лучей и нейтральный гамма-лучей ( -лучи, -лучи, -лучи).
Эти три вида излучения очень сильно отличаются друг от друга по проникающей способности, т. е. по тому, насколько интенсивно они поглощаются различными веществами. Наименьшей проникающей способностью обладают -лучи. Слой бумаги толщиной около 0,1 мм для них уже непрозрачен. Если прикрыть отверстие в свинцовой пластинке листочком бумаги, то на фотопластинке не обнаружится пятно, соответствующее -излучению.
Гораздо меньше поглощаются при прохождении через вещество -лучи. Алюминиевая пластинка полностью их задерживает только при толщине в несколько миллиметров. Наибольшей проникающей способностью обладают -лучи.
Интенсивность поглощения -лучей увеличивается с увеличением атомного номера вещества-поглотителя. Но и слой свинца толщиной в 1 см не является для них непреодолимой преградой. При прохождении -лучей через такой слой свинца их интенсивность убывает лишь вдвое.
Физическая природа -, — и -лучей, очевидно, различна. [Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. Физика. 11 кл. М.: …
Экономически выгодная реакция, как показывают расчеты, может идти только при нагревании реагирующих веществ до температуры порядка сотен миллионов кельвинов при большой плотности вещества. Такие температуры могут быть в принципе достигнуты путем создания в плазме мощных электрических разрядов. Основная трудность на этом пути состоит в том, чтобы удержать плазму столь высокой температуры внутри установки в течение 0,1 — 1 с.
Никакие стенки из вещества здесь не годятся, так как при столь высокой температуре они сразу же превратятся в пар. Единственно возможным является метод удержания высокотемпературной плазмы в ограниченном объеме с помощью очень сильных магнитных полей. Однако до сих пор решить эту задачу не удалось из-за неустойчивости плазмы. Неустойчивость приводит к диффузии части заряженных частиц сквозь магнитные стенки.
В настоящее время существует уверенность в том, что рано или поздно термоядерные р еакторы будут созданы. Ученые нашей страны достигли больших успехов в создании управляемых термоядерных реакций. Эти работы были начаты под руководством академиков Л. А. Арцимовича и М. А. Леонтовича и продолжаются их учениками.
Пока же удалось осуществить лишь неуправляемую реакцию синтеза взрывного типа в водородной (или термоядерной) бомбе. [Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. Физика. 11 кл. М.: Просвещение 2005, С 336 ]
При управляемых цепных реакциях коэффициент размножения нейтронов примерно равен 1. Но если коэффициент размножения больше и при этом значительно, то возникает неуправляемая реакция – взрыв. Необходимым условием такого размножения является превышение критической массы. Эти факты применили в создании атомной бомбы. Если взять два куска урана, масса каждого из которых будет меньше критической массы. То ничего происходить не будет. По отдельности они взорваться не могут. Но если с помощью взрыва запала их сдвинуть, критическая масса будет превышена и произойдет взрыв.
Первая атомная бомба была испытана в США в 1943г. (…) Мощность этого взрыва была равна мощности взрыва 20000 т тринитротолуола. [В. А. Касьянов. Физика. 11 кл. М.: Дрофа, 2001. c382]
Как мы выяснили, одним из условий термоядерной реакции является огромная температура. Температура внутри атомного взрыва составляет 100 млн. К. Это позволило создать термоядерную или водородную бомбу. При взрыве атомной бомбы заряд термоядерной бомбы, дейтерид лития LiD. Вступает в реакцию. Литий распадается на гелий и тритий. Наличие дейтерия и трития при высокой температуре инициируют термоядерную реакцию, которая дает колоссальное выделение энергии.
Первая термоядерная бомба была создана академиком Сахаровым и испытана в СССР в 1953г. Такой взрыв уничтожает все живое на расстоянии 140 км от взрыва. Его мощность 20Мт в тротиловом эквиваленте.
Такое оружие имеет не только физическое, силовое воздействие, но и биологическое. Вместе с огромной разрушительной силой взрывная волна разносит радиоактивные продукты реакции. 2.13 Получение и использование радиоактивных изотопов и их применение
В атомной индустрии все возрастающую ценность для человечества представляют радиоактивные изотопы.
С помощью ядерных реакций можно получить радиоактивные изотопы всех химических элементов, встречающихся в природе только в стабильном состоянии. Элементы под номерами 43, 61, 85 и 87 вообще не имеют стабильных изотопов и впервые получены искусственно. Так, например, элемент с порядковым номером Z = 43, названный технецием, имеет самый долгоживущий изотоп с периодом полураспада около миллиона лет.
С помощью ядерных реакций получены также трансурановые элементы. О нептунии и плутонии вы уже знаете. Кроме них, получены еще следующие элементы: америций (Z=95), кюрий (Z=96), берклий (Z=97), калифорний (Z=98), эйнштейний (Z=99), фермий (Z=100), менделевий (Z=101), нобелий (Z=102), лоуренций (Z=103), реэерфордий (Z=104), дубний (Z=105), сиборгий (Z=106), борий (Z=107), хассий (Z= 108), мейтнерий (Z=109), а также элементы под номерами 110, 111 и 112, не имеющие пока общепризнанных названий. Элементы начиная с номера 104 впервые синтезированы либо в подмосковной Дубне, либо в Германии.
В настоящее время как в науке, так и в производстве все более широко начинают использоваться радиоактивные изотопы различных химических элементов. Наибольшее применение имеет метод меченых атомов.
Метод основан на том, что химические свойства радиоактивных изотопов не отличаются от свойств нерадиоактивных изотопов тех же элементов.
Обнаружить радиоактивные изотопы можно очень просто по их излучению. Радиоактивность является своеобразной меткой, с помощью которой можно проследить за поведением элемента при различных химических реакциях и физических превращениях веществ. Метод меченых атомов стал одним из наиболее действенных методов при Решении многочисленных проблем биологии, физиологии, медицины и т. д.
Радиоактивные изотопы широко применяются в науке, медицине и технике как компактные источники -лучей. Главным образом используется радиоактивный кобальт
Получают радиоактивные изотопы в атомных реакторах и на ускорителях элементарных частиц. В настоящее время производством изотопов занята большая отрасль промышленности.
Одним из наиболее выдающихся исследований, проведенных с помощью меченых атомов, явилось исследование обмена веществ в организмах. Было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Слагающие его атомы заменяются новыми.
Лишь железо, как показали опыты по изотопному исследованию крови, является исключением из этого правила. Железо входит в состав гемоглобина красных кровяных шариков. При введении в пищу радиоактивных атомов железа, было обнаружено, что они почти не поступают в кровь. Только в том случае, когда запасы железа в организме иссякают, железо начинает усваиваться организмом.
Если не существует достаточно долгоживущих радиоактивных изотопов, как, например, у кислорода и азота, меняют изотопный состав стабильных элементов. Так, добавлением к кислороду избытка изотопа было установлено, что свободный кислород, выделяющийся при фотосинтезе, первоначально входил в состав воды, а не углекислого газа.
Радиоактивные изотопы применяются в медицине как для постановки диагноза, так и для терапевтических целей.
Радиоактивный натрий, вводимый в небольших количествах в кровь, используется для исследования кровообращения.
… Склодовская-Кюри Мария (1867 — 1934) — физик и химик. Родилась в Польше, в семье учителя, работала во Франции. Она — первая женщина-профессор Парижского университета. Мария Склодовская-Кюри совместно с мужем П. Кюри открыла новые радиоактивные элементы полоний и радий и исследовала их свойства. Она разработала классический метод обработки и анализа урановых руд, на протяжении ряда лет исследовала свойства радиоактивных излучений, их действие на живые клетки и т. Д. Мария Склодовская-Кюри дважды получала Нобелевскую премию по физике и химии. БЕККЕРЕЛЬ (Becquerel) Антуан Анри (15 декабря 1852, Париж – 25 августа 1908, Ле-Круазик, Бретань, Франция), французский физик, сын Александра Эдмона Беккереля. Открыл (1896) естественную радиоактивность солей урана. Профессор Парижского национального естественноисторического музея (1892) и Политехнической школы (1895). Нобелевская премия (1903, совместно с П. Кюри и М. Склодовской-Кюри). Ганс Вильгельм Гейгер, (нем. Hans Geiger, 30 сентября 1882 — 24 сентября 1945, Потсдам) — немецкий физик, первым создавший детектор альфа-частиц и других ионизирующих излучений.
Получив в 1906 году степень доктора наук в университете Эрлангена (Германия), он построил первый счётчик заряженных частиц, разновидность которого в дальнейшем применялась в экспериментах по определению строения атома.
… Работу добавил: Кирилл.
Скачать весь реферат:
СКАЧАТЬ ТУТ
|