"Ядролы? реакциялар туралы т?сінік"

Та?ырыбы: «Ядролы? реакциялар туралы т?сінік»

Ма?саты: О?ушыларды? білім де?гейлерін ке?ейтіп, ж?йелі ойлауларын ?алыптастыру.

К?рнекілігі: Реакция жасау?а ?ажетті ??ралдар, сынауы?, суреттер, слайд.

Барысы: О?ушылармен амандасу, т?гендеу.

Ядролы? химия – ?ылымны? физикалы? химия мен ядролы? физика ?ылымдарыны? аралы?ын ?амтитын жа?а саласы. Ядролы? химия атом-молекулалы? ж?йені? электронды? ?абы?ыны? ??рылысын, ядролар мен элементар б?лшектерді? т?рленуі арасында?ы ?зара байланысты ж?не химиялы? ?дістер ар?ылы ядролы? реакциялар мен атом ядроларыны? ?асиеттерін зерттейді. Олар атом-молекулалы? ж?йені? электронды? ?абы?ыны? ??рылысы сол ж?йе ??рамында?ы кейбір ядроларды? т?рленуіне (резонансты? сі?іру, изомерлі гамма-ыдырау, т.б.) ?сер етеді. Сонды?тан ядролы? т?рленулерді зерттеу ар?ылы атом-молекулалы? ж?йені?электронды? ?абы?ыны? ??рылысы ж?нінде м?ліметтер алу?а болады. Сондай-а? ядролы? химия позитроний, т.б. жа?а атомдарды? химиясын зерттейді. Позитронийді? т?зілуі, ?мір с?ру уа?ыты ж?не ыдырауы ортаны ??райтын молекулаларды? электронды? ??рылысына т?уелді. ?азіргі кезде позийтронийден бас?а да жа?а атомдарбелгілі. Олар сутек -мезоатом, т.б. т?зіледі. Атал?ан-p-мезон?а алмастыр?анда -p-мезоатом, -m-мезон?а алмастыр?анда, -m+-мезон?а алмастыр?анда – пионий, т.б. т?зіледі. Мезоатомдар атомны? электронды? ?абы?та?ы бір электронды бас?а теріс зарядтал?ан элементар б?лшекке алмастыр?анда, мысалы, p+-мезон?а алмастыр?анда, – мюоний, mт?різділер ж?не мезоатомдар болып екіге б?лінеді. Сутек т?різді атомдар сутек атомында?ы протонды бас?а о? зарядтал?ан элементар б?лшекке алмастыр?анда пайда болады. Мысалы, протонды атомдарды? т?зілу ж?не ыдырау ерекшеліктері ?орша?ан ортаны? электронды? ??рылысына т?уелді. Сонды?тан оларды? к?мегімен молекулаларды? электронды? ??рылысын аны?тау?а ж?не тез ж?ретін реакцияларды? жылдамды?ын ?лшеуге болады. Ядролы? химия атомды?ядроларды? ?асиеттері мен ядролы? реакцияларды химиялы? ?дістермен зерттейді. Ядролы? реакция паралель бірнеше ба?ытта ж?ретін болса, оны? н?тижесінде к?птеген ?німдер т?зіледі. Т?зілген ?німдерді? таби?аты мен м?лшері химиялы? ?дістермен аны?талады ж?не оларды? ішінде б?рын ашылма?ан жа?а изотоптар, кейде жа?а элементтер болуы м?мкін. Осы?ан с?йкес жа?а изотопар мен жа?а элементтер синтездеу – ядролы? химияны? басты ма?саттарыны? бірі болып саналады.

Барлы? заттар б?лiнбейтiн аса ?са? б?лшектерден – атомдардан т?рады деген ??ым ерте ?алыптас?ан болатын. Егер атом шынды?ында затты? б?лiнбейтiн ал?аш?ы кiрпiштерi болса таби?атта?ы кездесетiн сан алуан заттар?а сан алуан атомдар с?йкес ?ойылуы тиiс. Б?лай болуы бiр жа?ынан к?м?н ту?ызады.
Физика ?ылымыны? дамуы барысында ХIХ ?асырды? ая?ына ?арата атомны? ?асиеттерiне байланысты жа?а т?жiрибелiк деректер жинала бастады. Мысалы М.Фарадей 1833 жылы электролиз ??былысын зерттеу барысында электролит ертiндiлерiндегi ток иондарды? реттелген ?оз?алысы екенiн аны?тады. Ал 1897 жылы Дж.Томсон сиретiлген газдарда?ы электр разрядын зерттеу барысында ?ыздырыл?ан немесе ультрак?лгiн жары?пен с?улелендiрiлген кез-келген химиялы? элементтi? атомы ?зiнен терiс зарядтал?ан б?лшектердi шы?атынын аны?тады. Осылай ал?аш?ы элементар б?лшек – электрон ашылды. Атом ??рлысыны? к?рделiлiгiне н?с?айтын та?ы бiр б?лтартпас факт 1869 жылы орыс ?алымы Д.И.Менделеев аш?ан химияды? элементтердi? периодтылы? за?ы. Атомды? масса ?скен кезде элементтердi? ?асиеттерiнi? ?айталануын атомны? ??рамына кiретiн б?лшектердi? саны ?скен кезде оны? iшкi ??рылымыны? ?андай да бiр ерекшелiгiнi? ?айталануымен т?сiндiруге болатындай.

7.1 - сурет
Атомды к?рделi ж?йе деп ?й?арып, оны? ал?аш?ы моделiн ?сын?ан ?алым – Дж.Томсон. Томсон моделi бойынша атом дегенiмiз радиусы шамамен 10-10 м болатын шар. Б?л шарды? б?кiл к?лемi о? зарядтал?ан, ал терiс зарядтал?ан электрондар оны? iшiнде су тамшысыны? iшiнде ж?зiп ж?рген т?йiршiктер т?рiздi ?оз?алып ж?редi (7.1 - сурет) . Томсон моделi атомны? бiр?атар ?арапайым ?асиеттерiн с?ттi т?сiндiргенiмен к?п жа?дайда ?иыншылы??а тiрелетiн.

7.2 - сурет
Осы т?р?ыдан атом ??пиясына тере?iрек ??iлiп, оны? жа?а бiр моделiн ?сын?ан ?алым а?ылшын о?ымыстысы Э.Резерфорд болатын. Ол ?з т?жiрибелерiнде аса шапша? α-б?лшектер ж??а алтын фольгадан шашыра?ан кездегi б?рышты? таралуын зерттей келе атомны? планетарлы? моделi деп аталатын моделiн ?сынды. Резерфордты? б?л моделi бойынша атомда?ы о? зарядтар Томсон моделiндегiдей б?кiл к?лемде таралмай, керiсiнше, оны? орталы?ында жина?талады. Оны атом ядросы деп атайды. Ал электрондар болса К?н ж?йесiндегi планеталар т?рiздi ядроны айнала ?оз?алып ж?редi (7.2 - сурет). Электрондарды? массасы аса аз бол?анды?тан атомны? б?кiлдей дерлiк массасы ядрода шо?ырлан?ан. Ядроны? ?лшемi атомны? ?лшемiмен салыстыр?анда шамамен 105 еседей кiшi.
§ 7.2 Бор постулаттары. Бор жаса?ан сутегi атомыны? моделi
Атомны? ядролы? моделi α-б?лшектердi? ж??а алтын фольгадан шашырауын д?рыс т?сiндiргенiмен екiншi жа?ынан бас?а ?иынды??а жолы?ты. Оны? м?нiсi мынада болатын. Классикалы? электродинамика за?дары т?р?ысынан атомны? планетарлы? моделi т?рiздес ж?йелер орны?ты болмауы тиiс едi. Себебi, электрон ядроны айнала ?дей ?оз?алатын бол?анды?тан ?зiнен электромагниттiк с?уле шы?аруы тиiс. Ал б?лай с?уле шашу оны? энергиясын кемiтедi де соны? салдарынан электронны? айналу радиусы бiрте-бiрте кемiп, т?бiнде ол ядро?а ??лап т?суi тиiс болатын. Бiра? т?жiрибе б??ан м?лдем керi н?тиже бередi. Атом орны?ты ж?йе ж?не ол ?озба?ан к?йде болса ?зiнен еш?андай да с?уле шы?армайды.
Теория мен т?жiрибенi? арасында?ы осындай ?арама-?айшылы?ты шешу жолында ?алымдар?а бiраз тер т?гуге тура келдi. Б?л ба?ытта?ы зерттеулер барысында ал?аш?ы елерлiктей табыс?а дат ?алымы Нильс Бор жеттi. Ол классикалы? физиканы? атомды? ж?йеге ?атысты барлы? к?з?арастарын ?айта ?арай келiп, оны? атомдар?а ?атысты жа?а т?жiрибелiк деректердi т?сiндiруде д?рменсiз екенiне к?зi жеттi. Б?л жерде классикалы? физика ??ымдарыны? ау?ымынан тыс?ары шы?у ?ажет болатын. Нильс Бор 1913 жылы солай жасады да, ол атомны? жары?ты шы?аруы мен ж?туы ж?нiндегi ?зiнi? т?сiнiгiн мынадай екi постулат т?рiнде т?жырымдады :
1. Атомдар, тек стационарлы? к?йлер деп аталатын ?андай да бiр к?йлерде ?ана бола алады. Б?л к?йдегi электрондар ядроны айнала ?дей ?оз?ал?анымен ?зiнен с?уле шы?армайды.
2. С?уле шы?ару немесе ж?ту тек бiр стационарлы? к?йден екiншi стационарлы? к?йге ?ткен кезде ?ана болады. Ал шы?арыл?ан немесе ж?тыл?ан с?уленi? жиiлiгi мына шарттан аны?талады
hv=En- Em
М?нда?ы En ж?не En осы стационар к?йлердi? энергиясы, ал h – Планк т?ра?тысы.
Атомдарды? энергетикалы? к?йлерiн энергия де?гейлерi ар?ылы белгiлеп, с?уле шы?ару ж?не ж?ту ?рдiстерiн к?рнектi т?рде к?рсету ы??айлы.
§ 7.3 Франк ж?не Герцтi? т?жiрибелерi
Сутегi атомы ?шiн есептелген спектрлердi? т?жiрибе н?тижесiмен с?йкес келуi Бор теориясыны? ?лкен табысы едi. Бiра? б?л ?лi де стационар к?йлердi? болатынды?ыны?, атом энергиясыны? квантталатыныны? ай?ын д?лелi емес-тiн. Атомны? энергетикалы? к?йiнi? дискреттi болатынын ал?аш рет д?лелдеген т?жiрибе – Дж.Франк ж?не Г.Герц т?жiрибесi. 1913 жылы орындал?ан б?л т?жiрибеде электрондарды? сынап атомынан шашырауы зерттелген болатын.
§ 7.4 Шы?ару ж?не ж?тылу спектрлерi. Спектр т?рлерi. Спектр аппараты
Интерференция, дифракция ж?не дисперсия т?рiздi ??былыстар кезiнде а? жары?ты? бiрнеше т?ске жiктелетiнi т?жiрибеден белгiлi. Дисперсия ??былысын пайдалана отырып, Ньютонны? а? жары?ты жiктегенiн бiлемiз. Т?жiрибе жалпы спектрлердi мынадай бiрнеше топ?а б?луге болатынын к?реттi : т?тас спектр, сызы?ты? сектр жiне жола?ты спектрлер.

?орытынды.

Ба?алау.

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?

Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.

Быстро и объективно проверять знания учащихся.

Сделать изучение нового материала максимально понятным.

Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.

Наладить дисциплину на своих уроках.

Получить возможность работать творчески.

=> ПОЛУЧИТЬ СУПЕРСПОСОБНОСТИ УЧИТЕЛЯ <=

Просмотр содержимого документа
«"Ядролы? реакциялар туралы т?сінік" »

Тақырыбы: «Ядролық реакциялар туралы түсінік»

Мақсаты: Оқушылардың білім деңгейлерін кеңейтіп, жүйелі ойлауларын қалыптастыру.

Көрнекілігі: Реакция жасауға қажетті құралдар, сынауық, суреттер, слайд.

Барысы: Оқушылармен амандасу, түгендеу.

Ядролық химия – ғылымның физикалық химия мен ядролық физика ғылымдарының аралығын қамтитын жаңа саласы. Ядролық химия атом-молекулалық жүйенің электрондық қабығының құрылысын, ядролар мен элементар бөлшектердің түрленуі арасындағы өзара байланысты және химиялық әдістер арқылы ядролық реакциялар мен атом ядроларының қасиеттерін зерттейді. Олар атом-молекулалық жүйенің электрондық қабығының құрылысы сол жүйе құрамындағы кейбір ядролардың түрленуіне (резонанстық сіңіру, изомерлі гамма-ыдырау, т.б.) әсер етеді. Сондықтан ядролық түрленулерді зерттеу арқылы атом-молекулалық жүйеніңэлектрондық қабығының құрылысы жөнінде мәліметтер алуға болады. Сондай-ақ ядролық химия позитроний, т.б. жаңа атомдардың химиясын зерттейді. Позитронийдің түзілуі, өмір сүру уақыты және ыдырауы ортаны құрайтын молекулалардың электрондық құрылысына тәуелді. Қазіргі кезде позийтронийден басқа да жаңа атомдарбелгілі. Олар сутек -мезоатом, т.б. түзіледі. Аталған-мезонға алмастырғанда -мезоатом, -мезонға алмастырғанда, +-мезонға алмастырғанда – пионий, т.б. түзіледі. Мезоатомдар атомның электрондық қабықтағы бір электронды басқа теріс зарядталған элементар бөлшекке алмастырғанда, мысалы, +-мезонға алмастырғанда, – мюоний, тәрізділер және мезоатомдар болып екіге бөлінеді. Сутек тәрізді атомдар сутек атомындағы протонды басқа оң зарядталған элементар бөлшекке алмастырғанда пайда болады. Мысалы, протонды атомдардың түзілу және ыдырау ерекшеліктері қоршаған ортаның электрондық құрылысына тәуелді. Сондықтан олардың көмегімен молекулалардың электрондық құрылысын анықтауға және тез жүретін реакциялардың жылдамдығын өлшеуге болады. Ядролық химия атомдықядролардың қасиеттері мен ядролық реакцияларды химиялық әдістермен зерттейді. Ядролық реакция паралель бірнеше бағытта жүретін болса, оның нәтижесінде көптеген өнімдер түзіледі. Түзілген өнімдердің табиғаты мен мөлшері химиялық әдістермен анықталады және олардың ішінде бұрын ашылмаған жаңа изотоптар, кейде жаңа элементтер болуы мүмкін. Осыған сәйкес жаңа изотопар мен жаңа элементтер синтездеу – ядролық химияның басты мақсаттарының бірі болып саналады.

Барлық заттар бөлiнбейтiн аса ұсақ бөлшектерден – атомдардан тұрады деген ұғым ерте қалыптасқан болатын. Егер атом шындығында заттың бөлiнбейтiн алғашқы кiрпiштерi болса табиғаттағы кездесетiн сан алуан заттарға сан алуан атомдар сәйкес қойылуы тиiс. Бұлай болуы бiр жағынан күмән туғызады.
Физика ғылымының дамуы барысында ХIХ ғасырдың аяғына қарата атомның қасиеттерiне байланысты жаңа тәжiрибелiк деректер жинала бастады. Мысалы М.Фарадей 1833 жылы электролиз құбылысын зерттеу барысында электролит ертiндiлерiндегi ток иондардың реттелген қозғалысы екенiн анықтады. Ал 1897 жылы Дж.Томсон сиретiлген газдардағы электр разрядын зерттеу барысында қыздырылған немесе ультракүлгiн жарықпен сәулелендiрiлген кез-келген химиялық элементтiң атомы өзiнен терiс зарядталған бөлшектердi шығатынын анықтады. Осылай алғашқы элементар бөлшек – электрон ашылды. Атом құрлысының күрделiлiгiне нұсқайтын тағы бiр бұлтартпас факт 1869 жылы орыс ғалымы Д.И.Менделеев ашқан химиядық элементтердiң периодтылық заңы. Атомдық масса өскен кезде элементтердiң қасиеттерiнiң қайталануын атомның құрамына кiретiн бөлшектердiң саны өскен кезде оның iшкi құрылымының қандай да бiр ерекшелiгiнiң қайталануымен түсiндiруге болатындай.

7.1 - сурет
Атомды күрделi жүйе деп ұйғарып, оның алғашқы моделiн ұсынған ғалым – Дж.Томсон. Томсон моделi бойынша атом дегенiмiз радиусы шамамен 10-10 м болатын шар. Бұл шардың бүкiл көлемi оң зарядталған, ал терiс зарядталған электрондар оның iшiнде су тамшысының iшiнде жүзiп жүрген түйiршiктер тәрiздi қозғалып жүредi (7.1 - сурет) . Томсон моделi атомның бiрқатар қарапайым қасиеттерiн сәттi түсiндiргенiмен көп жағдайда қиыншылыққа тiрелетiн.

7.2 - сурет
Осы тұрғыдан атом құпиясына тереңiрек үңiлiп, оның жаңа бiр моделiн ұсынған ғалым ағылшын оқымыстысы Э.Резерфорд болатын. Ол өз тәжiрибелерiнде аса шапшаң α-бөлшектер жұқа алтын фольгадан шашыраған кездегi бұрыштық таралуын зерттей келе атомның планетарлық моделi деп аталатын моделiн ұсынды. Резерфордтың бұл моделi бойынша атомдағы оң зарядтар Томсон моделiндегiдей бүкiл көлемде таралмай, керiсiнше, оның орталығында жинақталады. Оны атом ядросы деп атайды. Ал электрондар болса Күн жүйесiндегi планеталар тәрiздi ядроны айнала қозғалып жүредi (7.2 - сурет). Электрондардың массасы аса аз болғандықтан атомның бүкiлдей дерлiк массасы ядрода шоғырланған. Ядроның өлшемi атомның өлшемiмен салыстырғанда шамамен 105 еседей кiшi.
§ 7.2 Бор постулаттары. Бор жасаған сутегi атомының моделi
Атомның ядролық моделi α-бөлшектердiң жұқа алтын фольгадан шашырауын дұрыс түсiндiргенiмен екiншi жағынан басқа қиындыққа жолықты. Оның мәнiсi мынада болатын. Классикалық электродинамика заңдары тұрғысынан атомның планетарлық моделi тәрiздес жүйелер орнықты болмауы тиiс едi. Себебi, электрон ядроны айнала үдей қозғалатын болғандықтан өзiнен электромагниттiк сәуле шығаруы тиiс. Ал бұлай сәуле шашу оның энергиясын кемiтедi де соның салдарынан электронның айналу радиусы бiрте-бiрте кемiп, түбiнде ол ядроға құлап түсуi тиiс болатын. Бiрақ тәжiрибе бұған мүлдем керi нәтиже бередi. Атом орнықты жүйе және ол қозбаған күйде болса өзiнен ешқандай да сәуле шығармайды.
Теория мен тәжiрибенiң арасындағы осындай қарама-қайшылықты шешу жолында ғалымдарға бiраз тер төгуге тура келдi. Бұл бағыттағы зерттеулер барысында алғашқы елерлiктей табысқа дат ғалымы Нильс Бор жеттi. Ол классикалық физиканың атомдық жүйеге қатысты барлық көзқарастарын қайта қарай келiп, оның атомдарға қатысты жаңа тәжiрибелiк деректердi түсiндiруде дәрменсiз екенiне көзi жеттi. Бұл жерде классикалық физика ұғымдарының ауқымынан тысқары шығу қажет болатын. Нильс Бор 1913 жылы солай жасады да, ол атомның жарықты шығаруы мен жұтуы жөнiндегi өзiнiң түсiнiгiн мынадай екi постулат түрiнде тұжырымдады :
1. Атомдар, тек стационарлық күйлер деп аталатын қандай да бiр күйлерде ғана бола алады. Бұл күйдегi электрондар ядроны айнала үдей қозғалғанымен өзiнен сәуле шығармайды.
2. Сәуле шығару немесе жұту тек бiр стационарлық күйден екiншi стационарлық күйге өткен кезде ғана болады. Ал шығарылған немесе жұтылған сәуленiң жиiлiгi мына шарттан анықталады
hv=En- Em
Мұндағы En және En осы стационар күйлердiң энергиясы, ал h – Планк тұрақтысы.
Атомдардың энергетикалық күйлерiн энергия деңгейлерi арқылы белгiлеп, сәуле шығару және жұту үрдiстерiн көрнектi түрде көрсету ыңғайлы.
§ 7.3 Франк және Герцтiң тәжiрибелерi
Сутегi атомы үшiн есептелген спектрлердiң тәжiрибе нәтижесiмен сәйкес келуi Бор теориясының үлкен табысы едi. Бiрақ бұл әлi де стационар күйлердiң болатындығының, атом энергиясының квантталатынының айқын дәлелi емес-тiн. Атомның энергетикалық күйiнiң дискреттi болатынын алғаш рет дәлелдеген тәжiрибе – Дж.Франк және Г.Герц тәжiрибесi. 1913 жылы орындалған бұл тәжiрибеде электрондардың сынап атомынан шашырауы зерттелген болатын.
§ 7.4 Шығару және жұтылу спектрлерi. Спектр түрлерi. Спектр аппараты
Интерференция, дифракция және дисперсия тәрiздi құбылыстар кезiнде ақ жарықтың бiрнеше түске жiктелетiнi тәжiрибеден белгiлi. Дисперсия құбылысын пайдалана отырып, Ньютонның ақ жарықты жiктегенiн бiлемiз. Тәжiрибе жалпы спектрлердi мынадай бiрнеше топқа бөлуге болатынын көреттi : тұтас спектр, сызықтық сектр жiне жолақты спектрлер.

Қорытынды.

Бағалау.