1-сабақтың тақырыбы: Атом құрылысының заманауи теориясы. Атомдағы электрондар куйі мен қозғалысы
жүктеу/скачать 496,67 Kb.
|
himiya-pnnen-10-synypa-arnalan-ysa-merzmd-zhosparlar-toptamasy
- Бұл бет үшін навигация:
- Салыстырмалы атомдық массаларды есептеу
- 2.4 Ядролық реакциялар Радиоактивті заттардың сәулеленуі
- Ядролық реакциялардың теңдеулері
- 2.5 Жартылай ыдырау периоды
- жартылай ыдырау периоды
- Изотоп Жартылай ыдырау периоды
- Жартылай ыдырау периодтарын есептеу және оларды пайдалану 1-мысал.
- 2- мысал. Йод-131 изотобының жартылай ыдырау периоды жуық шамамен 8 күнге тең. 8 грамм изотопты бақылауға алсақ, 24 күннен кейін оның массасы қандай болады Шешу жолы.
- 2.7 Атомдардың электрондық құрылымы: электрондық қабаттар
| Массалық сан → 131
І ← химиялық элементтің символы Атомдық нөмір → 53 1 - сурет 2.3 Изотоптар туралы түсінік Бір элементтегі атомдардың массалық сандары әртүрлі болса, осы атомдар изотоптар деп аталады. Ал барлық атомдарда протондар саны бірдей болғандықтан, массалық сандардың айырмашылығы тек нейтрондар саны әртүрлі болуының нәтижесі деп ұққан жөн. Көптеген элементтер табиғатта изотоптар қоспасы ретінде кездеседі. Элементтің салыстырмалы атомдық массасы оның барлық изотоптарының салыстырмалы атомдық массаларының орта есеппен алынған мәніне тең. Кейбір элементтердің изотоптары және олардың табиғатта кездесуінің пайыздық мөлшерлері 3-кестеде келтірілген. 3 - кесте Кейбір элементтердің изотоптары
Салыстырмалы атомдық массаларды есептеу 4-кестеде табиғи темірдің изотоптары келтірілген. 4 – кесте
Темірдің салыстырмалы атомдық массасын есептеу үшін 3-кестедегі деректерді пайдаланамыз: Темірдің 100 атомының орташа салыстырмалы массасы = (54∙ 5,8) + +(56∙91,7) + (57∙2,2) + (58∙0,3) = 313,2 + 5135,2 + 125,4 + 17,4 = 5591,2 Темірдің 1 атомының орташа салыстырмалы массасы − (Аr) = 55,91. ЕСЕПТЕР Келесі кестені көшіріп алып, бос ұяшықтарды толтырыңыздар.
2. Келесі атомдардағы протондар, нейтрондар және электрондар санын анықтаңыздар: 3. 2-кестедегі деректерді пайдаланып, келесі элементтердің салыстырмалы атомдық массаларын есептеңіздер. Са, Вr, CI, Fe 4.Сурьманың салыстырмалы атомдық массасы − 121,75. Сурьманың екі изотобы болады: сурьма-121 және сурьма-123. Осы екі изотоптың табиғаттағы мөлшерін есептеңіздер. 5. Рубидийдің салыстырмалы атомдық массасы − 85,47. Рубидийдің екі изотобы болады: рубидий-85 және рубидий-87. Табиғи рубидийдің құрамындағы рубидий-87 изотобының мөлшерін есептеңіздер. 2.4 Ядролық реакциялар Радиоактивті заттардың сәулеленуі Кейбір элементтердің изотоптары тұрақсыз болады: олардың ядролары өз еркімен ыдырайды. Осындай изотоптар радиоактивті изотоптар деп аталады. Радиоактивті изотоптар ыдыраған кезде сәулелер мен бөлшектер түзіледі, осындай құбылыс сәулелену деп аталады. Осындай ыдырау үдерісі радиоактивтілік ыдырау деп аталады, ол өз еркімен ешқандай сырттан тигізілетін әсерсіз іске асады. Кейбір изотоптар өте тез ыдырайды, ал кейбір изотоптардың ыдырауына мыңдаған жылдар қажет. Тұрақсыз атомдардың барлығының ыдырауы бірдей жүрмейді. Сәулеленудің үш түрі болады: α-, β-, γ-сәулелену. Бұл сәулелердің үшеуі де атомдарға әсер еткенде электрондар бөлінеді, демек атомдар ионданады, сол себептен α-, β-, γ-сәулелерді иондаушы сәулелер деп атайды. 5-кестеде α-, β-, γ-сәулелердің кейбір қасиеттері келтірілген. 5-кесте α-, β-, γ-сәулелердің кейбір қасиеттері
Ядролық реакциялардың теңдеулері Ядролық реакциялардың теңдеулері α- немесе β-сәулелердің бөлінуімен жүретін үдерістерді сипаттайды. Теңдеудегі әрбір бөлшек үшін массалық сан (протондар мен нейтрондардың саны), ядро заряды (атомның нөмірі немесе протондар саны) және химиялық элементтің символы жазылады. Ядролық реакцияның теңдеуінде масса мен зарядтың сақталу заңы орындалуы тиіс, теңдеудің сол жағындағы массалар мен зарядтардың қосындысы теңдеудің оң жағындағы массалар мен зарядтардың қосындысына тең болуы шарт. α-Ыдырау − α-бөлшектерді бөліп ыдырау болып табылады, ал α-бөлшектер гелий атомының ядролары болып табылады, ыдыраудың бұл түрі реттік нөмірі 83-тен жоғары, ауыр элементтерге тән, ыдырау үдерісі жүрген кезде ауыр ядролардың массасы азаяды. α-Ыдырау нәтижесінде түзілетін изотоптың массалық саны бастапқы атомның массалық санымен салыстырғанда 4 бірлікке кемиді, ал заряд бұл кезде 2 бірлікке азаяды. Мысалы, → + . β-ыдырау – электрондар бөлініп жүретін ыдырау. Электрондардың белгіленуі: . Ыдыраудың бұл түрі изотоптарының құрамында нейтрондар саны көп болатын жеңіл элементтерге тән. Мысалы, → + . β-ыдыраудың нәтижесінде массалық сан өзгермейді, ал ядро заряды 1 бірлікке артады. Бұл кезде нейтрон протонға айналады және электрон бөлінеді: → . Айта кететін мәселе, α-ыдырау және β-ыдыраудың нәтижесінде жаңа элементтер түзіледі. Мысалы, уран-238 α-ыдырауға ұшырағанда, торий-234 түзіледі, ал көміртек-14 β-ыдырауға ұшырағанда, азот түзіледі. γ-Ыдырау өзгеше жүреді, бұл кезде жоғары энергетикалық деңгейден төменгі энергетикалық деңгейге өтетін ядродан энергия бөлінеді. γ-Сәулелену кезінде α- және β-бөлшектер түзіледі. Изотоптардан шығарылатын γ-сәулелену өте қауіпті болуы мүмкін, бірақ кейбір изотоптарды өте қатаң қадағалай отырып қолданады, демек пайдаға асырады. 2.5 Жартылай ыдырау периоды Радиоактивті ыдырау – өз еркімен жүретін үдеріс. Изотоптағы әрбір ядро өз еркімен ыдырайды. Бұл үдеріс басқа ядролардың жағдайына және қоршаған ортаның күйіне (температура, қысым) тәуелді емес. Радиоактивті ыдырау изотоптың химиялық құрамына да тәуелді емес. Мысалы, уран қосылыс құрамында болса да, бос күйінде болса да бірдей ыдырайды. Радиоактивті ыдырау заттың агрегаттық күйіне де (қатты зат, сұйық зат немесе газ күйіндегі зат) тәуелді емес. Ыдырайтын ядролардың саны артқан сайын изотоптың радиоактивтілік қасиеті төмендейді. Ядролардың бастапқы санының жартысының ыдырайтын уақыты – жартылай ыдырау периоды деп аталады. Кез келген изотоптың өзінің жартылай ыдырау периоды болады, оның мәні изотоптың мөлшеріне де, температураға да, қысымға да тәуелді емес. Бір жартылай ыдырау периоды өткенде, изотоптың радиоактивтілігі екі есе азаяды, бірақ изотоп толық жоқ болып кетпейді, сол себептен Жер пайда болғаннан бері 4 миллиард жылдан астам уақыт өтсе де, радиоактивті изотоптар кездеседі. 6-кестеде кейбір изотоптардың жартылай ыдырау периодтары келтірілген. 6-кесте Кейбір изотоптар және олардың жартылай ыдырау периодтары
Жартылай ыдырау периодтарын есептеу және оларды пайдалану 1-мысал. Көміртек-14 радиоактивті изотобының жартылай ыдырау периоды − 5730 жыл. Осы изотоптың активтілігі 25%-ға дейін төмендеу үшін қанша уақыт қажет? Шешу жолы. Бастапқы кезде изотоптың белсенділігі 100%-ға тең (бастапқы белсенділік). Жартылай ыдырау периодына тең уақыт өткен кезде белсенділік 50%-ды құрайды. Екі жартылай периодқа тең уақыт өткенде белсенділік 25%-ды құрайды. Бір жартылай период 5730 жылға тең болғандықтан, белсенділіктің 25%-ға дейін жетуіне 5730∙2=11460 жыл кетеді. 2- мысал. Йод-131 изотобының жартылай ыдырау периоды жуық шамамен 8 күнге тең. 8 грамм изотопты бақылауға алсақ, 24 күннен кейін оның массасы қандай болады? Шешу жолы. 24 күнде 3 жартылай период өтеді: = 3. Изотоптың бастапқы массасы − 8 грамм. Бір жартылай период өткенде бастапқы массаның жарты мөлшері қалады, демек = 4 г. Екі жартылай период өткенде 2 г қалады, ал үш жартылай период өткенде 1 г қалады. Осындай есептеулер ядролық апаттар болған кезде радиоактивті сәулеленуді немесе радиоактивті ядролық қалдықтардың қауіптілігін бағалауда қолданылады. 2.6 Ядролық синтез Ядролық синтездің реакциясында жеңіл атомдардың екі ядросы қосылып, жаңа элементтің ауыр бір ядросын түзеді. Бұл үдерістің жүру нәтижесінде өте көп энергия бөлінеді. Ядролық реакциялар өте жоғары температурада өтеді, мұндай температура тек Күнде немесе жұлдыздарда болады. Екі ядро бір-бірімен қосылу үшін олар бір-біріне өте жақын болуы қажет. Жер бетінде әдеттегі температурада екі оң зарядты ядро бір-бірінен өте үлкен күшпен тебіледі, демек синтез жүрмейді. Температура өте жоғары болғанда ядролар өте жылдам қозғалады және өте үлкен энергиямен соқтығысады, сонда тебілістің энергетикалық барьерін (қарсылығын) жеңеді. Ядролар бір-біріне жақындаған кезде ядролардың әрекеттесуі басталады, ядролық әрекеттесудің күші протондарды, нейтрондарды ядрода біріктіреді, ядролар қосылады. Жұлдыздарда жүретін ядролық синтездің реакцияларының нәтижесінде жаңа элементтер түзіледі. Мысалы, ядролық синтез реакциясында сутек атомының екі ядросы қосылғанда олар гелийге айналады. Бөлінген энергия жарқылдау құбылысын қамтамасыз етеді. Төменде Күнде өтетін екі ядролық реакция мысалға келтірілген. Бұл реакцияларға сутектің екі изотобы қатысады (бұлар − , + . Радиоактивті ыдыраудың α-ыдырау, β- ыдыраудан басқа түрлері де болады. β+-ыдырау – позитрондық ыдырау, е+-бөлшек – позитрон, оның массасы электронның массасына тең, бірақ заряды электрон зарядына қарама-қарсы. Позитрондық ыдыраудың алдында ядролық үдеріс жүреді. Позитрондық ыдырау кезінде ядродағы протондар саны бір бірлікке азаяды, ал массалық сан өзгермейді.Түзілетін ядро – бастапқы ядроның изобары – периодтық жүйеде бастапқы элементтен бір орын бұрын орналасқан элементтің ядросы: Электронды тартып алу (электронный захват), күтпеген жерден өз еркімен ыдырау болып табылады. Ядро өзіне жақын орналасқан К-қабаттан элеткронды өзіне тартып алады, сол кезде ядрода протон саны азаяды, жүретін үдеріс келесі теңдеумен өрнектеледі: . Ядро заряды бір бірлікке азаяды, ал массалық сан өзгермейді. Жаңадан түзілген ядро (туынды ядро) бастапқы элементтің (изобардың) ядросы – периодтық жүйеде бастапқы элементтен бір орын бұрын орналасқан элементтің ядросы. һν. Осы үдерістен кейін соңғы қабаттағы электрон К-қабаттағы бос орынға келіп орналасады, сол кезде рентген сәулесінің кванты ретінде энергия бөлінеді. ЕСЕПТЕР Радиоактивтік ыдыраудың келесі теңдеулерін аяқтаңыздар. а) ; ә) → ∙ ; г) Келесі ядролық реакциялардың теңдеулерін аяқтаңыздар. а) + → →∙∙∙γ. Элементтің бір изотобының символы − . Элементтің атын, ядродағы протондар мен нейтрондар санын, атомның электрондық қабатындағы электрондар санын көрсетіңіздер. Берілген элементтің атомының массалық саны − 181, электрондық қабатында 73 электрон бар. Элементтің атын, атом ядросындағы протондар мен нейтрондардың санын көрсетіңіздер. Келесі реакцияларда радиоактивті ыдыраулардың қандай түрлері орын алады? → ә) → б) → в) . 6. Стронций-81 изотобының жартылай ыдырау периоды − Т1/2=8,5 сағ. Осы изотоптың бастапқы массасы 200 мг екенін ескеріп, изотоптың 25,5 сағат өткеннен кейінгі массасын есептеңіздер. 7. Натрий-24 β--радиоактивті изотобының жартылай ыдырау периоды 14,8 сағат. Радиоактивті ыдырау реакциясының теңдеуін жазыңыздар және 29,6 сағатта түзілетін туынды өнімнің массасын анықтаңыздар. 8. Келесі ядролық реакциялардың теңдеулерін жазыңыздар. + → ; + → ∙∙∙ + ; ∙∙∙ + → . 9. Табиғи галлий екі изотоптан құралған: 71Ga және 69Ga. Галлийдің орташа атомдық массасы − 69,72. Галлий құрамындағы екі изотоптың арақатынасын есептеңіздер. 10. изотобының ядросының радиоактивті ыдырауының нәтижесінде Бастапқы ядродан бөлінген α- және β--бөлшектердің санын есептеңіздер. 11. Келесі бөлшектердің α-ыдырауының ядролық реакцияларының теңдеулерін жазыңыздар. ; ; 12. Келесі бөлшектердің β-ыдырауының ядролық реакцияларының теңдеулерін жазыңыздар. ; ; 13. Келесі үдерістердің әрқайсысы үшін ядролық реакциялардың теңдеулерін жазыңыздар. а) ядросы өзімен соқтығысқан протонды қосып алады, содан кейін бірдей екі бөлшек түзіледі. ә) Азот-14 атомы нейтронмен соқтығысқанда көміртек-14 түзіледі. б) Азот-14 атомы α-бөлшекпен соқтығысады, осы кезде протон бөлінеді және жаңа элемент түзіледі. в) Алюминий-27 атомы α-бөлшекпен соқтығысады, осы кезде фосфор-30 түзіледі. 14. табиғи радиоактивтіліктің нәтижесінде алты α-бөлшек және төрт β-бөлшек бөліп шығарады. Осы үдерістердің нәтижесінде түзілген бөлшектің атомдық нөмірін және массалық санын анықтаңыздар. 15. 5- кестедегі деректерді пайдаланып, келесі сұрақтарға жауап беріңіздер. Берілген тапсырмалардағы изотоптардың бастапқы массасы 10 г екенін ескеріңіздер. а) 4,5∙109 жыл өткеннен кейін уран-238 изотобының қандай массасы қалатынын есептеңіздер. ә) 78,8 минут өткеннен кейін 214Ві изотобының қандай массасы қалатынын есептеңіздер. б) Қалдығы 1,25 г болатынын ескеріп, 214Ро изотобының ыдырауына қанша уақыт қажет екенін есептеңіздер. в) 4,56∙104 жыл өткеннен кейін 14С изотобының қандай массасы қалатынын есептеңіздер. 2.7 Атомдардың электрондық құрылымы: электрондық қабаттар жүктеу/скачать 496,67 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||