Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время установлено, что радон является продуктом радиоактивного распада радия.

Известны три естественных изотопов радия - актинон, торон и собственно радон. Последний обладает массой 222 и имеет период полураспада 3,8 суток. Все природные изотопы радона радиоктивны и при распаде образуют крайне опасные радиоактивные продукты, такие как полоний, свинец, висмут.

Биологическая роль радона сейчас привлекает внимание медиков, биологов, экологов. Во многих случаях радон рассматривается как серьёзная экологическая опасность, провоцирующая повышения риска онкологических заболеваний. Согласно оценке Научного Комитета по действию атомной радиации ООН, радон вместе со всеми дочерними продуктами радиоактивного распада создаёт 3/4 годовой индивидуальной дозы облучения, получаемой человеком от естественных источников радиации.

1. История открытия и свойства радона

Пожалуй, ни с одним из элементов периодической системы Менделеева не связано столько легенд и суеверий, как с радоном. История его открытия и изучения уже насчитывает 100 лет.

Изучая ионизацию воздуха радиоактивными веществами, супруги Кюри заметили, что различные тела, находящиеся вблизи радиоактивного источника, приобретают радиоактивные свойства, которые сохраняются некоторое время после удаления радиоактивного препарата. Мария Кюри-Склодовская назвала это явление индуцированной активностью. Другие исследователи и, прежде всего Резерфорд, пытались в 1899-1900гг. объяснить это явление тем, что радиоактивное тело образует некоторое радиоактивное истечение, или эманацию (от лат. emanare - истекать и emanatio - истечение), пропитывающие окружающие тела. Однако, как оказалось, это явление свойственно не только препаратам радия, но и препаратам тория и актиния, хотя период индуцированной активности в последних случаях меньше, чем в случае радия. Обнаружилось также, что эманация способна вызывать фосфоресценцию некоторых веществ, например осадка сернистого цинка. Менделеев описал этот опыт, продемонстрированный ему супругами Кюри, весной 1902 г.

Вскоре Резерфорду и Содди удалось доказать, что эманация -- это газообразное вещество, которое подчиняется закону Бойля и при охлаждении переходит в жидкое состояние, а исследование ее химических свойств показало, что эманация представляет собой инертный газ с атомным весом 222 (установленным позднее). Название эманация (Emanation) предложено Резерфордом, обнаружившим, что ее образование из радия сопровождается выделением гелия. Позднее это название было изменено на "эманация радия (Radium Emanation - Rа Em)" с тем, чтобы отличать ее от эманаций тория и актиния, которые в дальнейшем оказались изотопами эманации радия. В 1911 г Рамзай, определивший атомный вес эманации радия, дал ей новое название "нитон (Niton)" от лат. nitens (блестящий, светящийся); этим названием он, очевидно, желал подчеркнуть свойство газа вызывать фосфоресценцию некоторых веществ. Позже, однако, было принято более точное название радон (Radon) - производное от слова "радий". Эманации тория и актиния (изотопы радона) стали именовать тороном (Thoron) и актиноном (Actinon).

Радон представляет собой тяжелый одноатомный инертный газ без вкуса, цвета и запаха и может быть обнаружен только специальными приборами. С этим связан интересный исторический случай, весьма поучительный для всех, кто занимается наукой. Когда знаменитый немецкий химик Юстус Либих заболел, ему предложили воспользоваться водами источника Гаштейн в Австрии, известного своими целебными свойствами ещё со времён Парацельса. Химик не поленился и выполнил анализ воды, но, не обнаружив каких-либо отличий сухого остатка воды от обычной питьевой, отказался от предложенного лечения. Лишь впоследствии было установлено, что основным лечебным фактором подземных вод источника является радон.

Радон хорошо растворяется в воде, причём растворимость его уменьшается с повышением температуры и увеличением концентрации растворимых солей. Газ в 7,6 раза тяжелее воздуха. При обычных условиях радон не вступает в химические реакции и подчиняется закону Генри и другим газовым законам. Процесс выделения радона твёрдыми телами и растворами называется эманированием. Интенсивность эманирования зависит от температуры, минерального состава, плотности и структуры, водонасыщенности и от ряда других факторов.

Большой интерес вызывает и лечебный эффект использования радоновых вод в дозированных количествах. Во всём мире известны курорты, использующие минеральные воды с повышенным содержанием радона. К таким, например, относится всемирно известные курорты Карловы Вары, Бромбах, Баден-Баден. Радоновые воды используются в виде водных ванн, воздушных ингаляций. Они применяются при лечении нервных и сердечно-сосудистых заболеваний, болезней обмена веществ, заболеваниях органов дыхания и пищеварения. Основное воздействие, видимо, заключается в мобилизации защитных сил организма.

Влияние радона на организм человека многообразно. Попадая в организм, он ионизирует молекулы тканей, что может вызывать рак или индуцировать генетические дефекты, передаваемые через поколения. Риск заболевания возрастает при увеличении дозы облучения. В то же время медики не отрицают и положительного эффекта, оказываемое кратковременным, дозированным влиянием радона. Именно с этим эффектом связано длительное использование радоновых вод в качестве минеральных, лечебных. А начало этому было положено в маленьком городке Яхимов под горой Клиновец в чешских Рудных горах. Кстати, из яхимовской руды - урановой смолки - супруги Кюри впервые выделили небольшое количество радия.

В начале нашего столетия венские физики установили, что пробивающиеся в яхимовских рудниках источники радиоактивны и содержат радон. Воду этих источников стали использовать для ванн при лечении некоторых болезней (ишиаса, ревматизм), что нередко давало хорошие результаты. Так возник первый в мире, ещё весьма примитивный курорт с радиоактивными водами.

Яхимовские ванны приобретали всё большую популярность, что послужило стимулом для частного предпринимательства. Предприниматели вскоре решили, что яхимовскую радиоактивную воду легко приготовить искусственным способом. Достаточно на несколько часов всыпать нерастворимую соль радия в обычную воду: газ радон, который образуется при распаде радия, перейдёт в воду и она станет лечебной. Пациент может её выпить или добавить в ванну. В небольшую закрытую банку («карманный Яхимов») помещали вещество, содержащее радиевую соль. Банка имела две трубочки, через них туда вливали воду, которая и насыщалась радоном. Такое устройство изготовляли в Чехословакии на заводе медицинских приборов в Колине и продавали по 100 долларов.

Радон представляет собой газ, который относительно легко выводится из тела. Но изготовители и потребители аппаратов «карманный Яхимов» забыли о том, что любая соль не может быть абсолютно нерастворимой в воде, а радиевая соль в таких аппаратах постепенно переходит в воду. Пока воду использовали для ванн, ничего страшного не могло случиться. Иначе обстояло дело, если эту воду пили, поскольку радиевые соли, как и полоний, осаждаются в теле. Определённое количества радия при этом переходит в кости.

Организм подвергается серьёзной опасности, если в него попадают радий или другие вещества, испускающие альфа-частицы. Об этом свидетельствуют эксперименты с животными, на которых в течение длительного времени воздействовали малыми дозами гамма-излучения, искусственно вызывая таким путём раковые опухоли. Особенно быстро такие опухоли возникали в костях и на коже.

Изготовленные в Чехословакии миниатюрные аппараты для приготовления радиоактивной воды продавали и в других странах, пока не произошёл несчастный случай с американским сенатором М. Байерсом. По рекомендации друзей он начал пить радиоактивную воду, которую приготовлял за ночь в «карманном Яхимове». Однако вместо выздоровления - чему, как считалось, должна была способствовать радиоактивная вода - он чувствовал себя всё хуже, и через несколько месяцев «лечения» привело его к трагическому концу.

Анализ показал, что в костях сенатора Байерса содержалось относительно большое количество радия, тогда как в аппарате остались лишь едва заметные следы радиевой соли. Поскольку сенатор не был «простым человеком», то вскоре после его смерти Конгресс большинством голосов принял закон, который запрещал продажу лекарств и лечебных средств, содержащих радий или любой другой радиоактивный элемент.

Итак, радий, с одной стороны, лечит, а с другой - убивает, вызывая опухоли или способствуя их росту.

Помимо уже описанных случаев вредного воздействия внутреннего радиоактивного облучения, были отмечены и другие, объединённые общим названием «болезнь яхимовских горняков». Речь идёт о раке лёгких, который наблюдался не только у горняков яхимовских шахт урановой смолки, но и в саксонском Шнееберге. Здесь давно перестали добывать урановую руду, однако высокая концентрация радона и его продуктов распада сохранялась.

Негативное влияние радона привело к тому, что во многих странах заговорили о радоновой опасности. В связи с этим публикуются научно-популярные брошюры о радоне, печатаются карты радоновой опасности, разрабатываются меры по уменьшению степени влияния радона. При этом основное внимание уделяется поступлению радона в воздух помещений из грунтового основания зданий, строительных материалов и воды.

Основной формой передвижения радона в гидро- и литосфере является миграция в воде. Растворенный радон является уникальным индикатором геохимических и геологических процессов. Велика роль растворённого радона как геохимического предвестника землетрясений.

Источником радона в подземных водах являются горные породы, содержащие радиоактивные элементы. Поэтому концентрация радона в водах зависит от концентрации материнских элементов в горных породах, омываемых ими, коэффициента эманирования, пористости или трещиноватости горных пород и скорости движения воды (расхода потока). Рыхлые или трещиноватые породы характеризуются повышенной концентрацией радона (зоны тектонических нарушений, кора выветривания и т. д.)

Подземные воды трещиноватых массивов кислых кристаллических пород обычно отличаются наиболее высокой концентрацией радона, достигающей 500 Бк/л и выше. Значительно ниже концентрация радона в водах основных изверженных пород. Трещинные воды известняков, песчаников, сланцев обычно имеют концентрацию радона в пределах 10-100 Бк/л. Однако в отдельных случаях и в этих породах могут встречаться повышенные концентрации радона. Подземные воды в горизонтах грунтовых вод имеют более низкую концентрацию радона, составляющую обычно менее 50 Бк/л. В поверхностных водах концентрация радона обычно не превышает 2-5 Бк/л, главным образом из-за того, что радон имеет время для распада в течение существования воды в поверхностных условиях и эмананирования.

В зависимости от геологических и гидрогеологических условий в различных районах земли создаются условия для формирования широкого спектра фоновых концентраций радона. Наряду с районами с пониженными фоновыми концентрациями радона в водах имеются территории с весьма высоким, «ураганным» его содержанием. Такие территории обнаружены в Бразилии, Индии, Канаде. В Иране известны родники с высокими концентрациями радона. Повышенными фоновыми концентрациями радона характеризуются скандинавские страны. Многочисленные зоны с высокой концентрацией радона в водах выявлены в США. Из-за разнообразия условий радононакапливания в водах в разных странах приняты различные величины предельно допустимых концентраций радона, которые ограничивают использование вод с высоким содержанием радона. Так, в Финляндии и в Швеции предельно допустимые концентрации установлены на уровне 300 Бк/л, в Ирландии -- 200 Бк/л. В России нормами радиационной безопасности установлен уровень вмешательства для радона-222 в питьевой воде, который составляет 60 Бк/л. Причём указывается, что критическим путём облучения людей за счёт радона, содержащегося в питьевой воде, является переход радона в воздух помещения и последующее ингаляционное поступление дочерних продуктов радона.

Для минеральных и лечебных вод устанавливаются специальные нормативы и в разных странах они различны. Так в Италии принята норма в 48 Бк/л, в Польше 375, в Чехии 1192, во Франции 370. В России по существующим стандартам к радоновым минеральным водам относятся воды с содержанием радона выше 185 Бк/л.

Большие возможности открываются при использовании радона в качестве геохимического показателя, что связано с особенностями его гидрогеохимии, соотношением изотопов и условиями миграции. Это позволяет использовать радон при оценке масштабов водообмена, решении вопросов взаимодействия подземных и поверхностных вод, установлении интенсивностей инфильтрационного питания. Радон может помочь и при выявлении характера трещиноватости, распространения разломов, глубины их заложения. Существенна роль радона в комплексе показателей предвестников землетрясений.

Особенно повышается информативность данных по радону при использовании всего комплекса инертных газов, включая гелий, аргон и их изотопы. С помощью радона может быть решён большой круг гидрогеоэкологических задач, в частности, проблемы происхождения загрязнений, их распространения, надёжность захоронения отходов, выявления зон радиоактивных загрязнений и т.д.

Часто возникает вопрос, насколько опасны высокие концентрации радона для здоровья человека и что нужно предпринять для уменьшения радоновой опасности. Прежде всего необходимо помнить, что опасность представляет накопленная, а не разовая доза облучения. Поэтому не следует боятся кратковременного использования вод, в особенности применяемых по назначению врача на курортах.

Для снижения уровня концентрации радона в используемых водах должна применяться аэрация с определённой экспозицией. В Финляндии для этих целей разработаны специальные установки как коллективного, так и индивидуального использования. Другой способ уменьшения концентрации радона в водах -- применение фильтров с активированным углём, позволяющих снижать концентрацию радона на 90%.

Таким образом, проблема радона в подземных водах представляет большой научный и практический интерес. В первую очередь должны быть изучены закономерности распределения и миграции радона в подземных водах, установлены особенности радононосных вод. Необходимо уточнить расположение зон аномально высоких концентраций радона, представляющих серьёзную экологическую опасность, и издать популярные карты, дающие наглядную информацию о величине радонового фона. Целесообразно заново проанализировать возможности использования радоновых вод в качестве лечебных, установить перспективы открытия новых курортов и лечебниц. При гидрогеологических и экологических исследованиях нужно активнее применять данные о радоне и других радиогенных компонентах подземных вод в качестве геохимического показателя. Владельцам индивидуальных колодцев и скважин в зонах повышенных концентраций радона необходимо иметь надёжные данные о величине концентрации радона в водах и, если необходимо, использовать установки для снижения уровня содержания радона в воде.

2. Проблема радона

Радон - самый тяжелый из благородных газов, которые раньше, еще лет 20-30 назад, чаще называли инертными газами. Он не имеет ни запаха, ни вкуса, прозрачен и бесцветен. Его плотность при 0 °С равна 9,81 кг/м³, т. е. почти в 8 раз больше плотности воздуха. Концентрация радона в воздухе - всего 6*10-²⁰% (по объему), что гораздо меньше, чем концентрация других благородных газов (неон - 1,8*10-³, гелий - 4,6*10-⁴, криптон - 1,1*10-⁴, ксенон - 8,6*10-⁶%). На каждую молекулу радона в воздухе приходится 1,67*10²³ других молекул, и если бы молекулы превратились в песчинки массой 2,5 мг каждая, то одна «песчинка» радона находилась бы в «песчаной горе» массой 418 млрд т!



Рис

Человечество ежегодно добывает ~15 млрд т горных пород, т. е. при современных чудовищных масштабах горных работ для «разгребания» придуманной нами горы в поисках одной «песчинки» радона всем горнодобывающим отраслям промышленности мира потребовалось бы почти 30 лет.

Радон химически инертен и реагирует только с сильными фторирующими реагентами.

Все изотопы радона радиоактивны и довольно быстро распадаются: самый устойчивый изотоп ²²²Rn имеет период полураспада 3,8 сут, второй по устойчивости - ²²⁰Rn (торон) - 55,6 с. Природные изотопы радона принято называть эманациями.

Почему радон, имея только короткоживущие изотопы, не исчезает из атмосферного воздуха совсем? Оказывается, он постоянно поступает в атмосферу из земных пород: ²²²Rn - при делении ядер ²³⁸U, а ²²⁰Rn - при делении ядер ²³²Th. Пород, содержащих уран и торий, в земной коре довольно много (например, граниты, фосфориты), поэтому убыль компенсируется поступлением и в атмосфере существует некая равновесная концентрация радона.

Казалось бы, роль этого крайне редкого, инертного, неустойчивого химического элемента в нашей жизни не может быть не только значительной, но даже просто заметной. Однако это совсем не так. Точнее, лет 20 назад стали считать, что это может быть и не так.

Изотоп ²²²Rn дает примерно 50-55% дозы облучения, которое ежегодно получает каждый житель Земли, изотоп ²²⁰Rn прибавляет к этому еще ~5-10%. Однако исследования показали, что в отдельных местностях радоновое облучение во много раз и даже на несколько порядков может превышать средние величины.

Более того, сильно завышенные концентрации радона обнаружились не только в подземных выработках (например, шахты для добычи радиоактивного сырья), но и в жилых домах, в конторах и офисах, в городской и сельской местности. Швеция, богатая урановыми месторождениями, кажется, всерьез столкнулась с этой проблемой. Радон, как выяснилось, просачивается из-под земли и накапливается в довольно больших количествах в подвалах и на первых этажах построек. Принято считать, что активность величиной в 200 Бк/м³ (1 Бк - беккерель - означает 1 радиоактивный распад в секунду) уже опасна для населения, а во многих шведских домах эта величина превышена порой в несколько раз. Правительство страны пошло на оплату расходов домовладельцев, перестраивающих свои дома с целью снижения поступления в них радона (но при условии, что первоначальная активность была выше 400 Бк/м³).

Концентрация радона сильно завышена в зонах с большой концентрацией радиоактивных фосфатов, например в индийском штате Керала, бразильском штате Эспириту-Санту. Близ г. Ромсер в Иране имеются выходы подземных вод с громадной концентрацией ²²⁶Ra, который распадается с выделением ²²²Rn.

Повышенные концентрации радона обнаружены в Сянгане (бывший Гонконг). Здесь ситуация иная: отдельные районы города построены на привозном грунте, под которым нет урановых месторождений. Более того, большая концентрация радона здесь обнаружена не только в помещениях на нижних этажах. Его выделяют стены, а причина - радиоактивность строительных материалов, наличие в них повышенных концентраций ²²⁶Ra.

Средняя удельная активность дерева - 0,2-0,5 Бк/кг, природного гипса и обычного бетона - 1,5-10 Бк/кг, а некоторых образцов строительных материалов - на порядки выше. Например, в Финляндии применялся материал с активностью 1200 Бк/кг, в Швеции - 2600 Бк/кг, а в США - даже 4600 Бк/кг. Велика активность золы от сжигания угля.

Серьезные исследования были проведены в Великобритании, в результате чего в прессе, на радио и телевидении была поднята шумная кампания по поводу «радонового кризиса». Еще бы: более 30% домов в графствах Корнуэлл и Девон имеют активность больше 200 Бк/м³, да и в других частях страны есть такие же местности.

В известняковых пещерах активность может доходить до сотен тысяч Бк/м³, а в доме одной из деревень в Австрийских Альпах она составила 274 тысячи Бк/м³! Еще больших величин (миллионов Бк/м³) активность радона может достигать в шахтах.

При распаде радон выделяет самые тяжелые частицы - ?-частицы, особенно опасные при попадании в легкие человека. Продукты распада радона - радиоактивные изотопы свинца, висмута, полония - не менее опасны, поскольку образуют аэрозоли - мельчайшие твердые частицы, взвешенные в воздухе, которые могут попадать в легкие и оседать там. Поэтому радон и вызывает у человека поражения легких и лейкемию. По данным Агентства по защите окружающей среды США, в 1992 г. 23 тысячи человек погибли там в автомобильных авариях (главным образом из-за вождения в нетрезвом виде), 4,4 тысячи - на пожарах и от 7 до 30 тысяч - из-за болезней легких, вызванных, возможно, наличием радона.

В радоновой проблеме далеко не все ясно. Население тех местностей Индии, Бразилии и Ирана, где радиоактивность «зашкаливает», вовсе не болезненнее, чем в других частях этих же стран.

А графства Великобритании, где «домашняя» активность радона относительно велика, тоже не лидируют по числу легочных заболеваний, а, наоборот, уступают по этому показателю относительно благополучным в радоновом отношении местностям. Радоновые ванны, как показывает длительная практика, помогают вылечивать некоторые болезни. Более того, небольшие дозы облучения, возможно, даже необходимы для поддержания нормальной жизнедеятельности.

Самая серьезная причина легочных заболеваний - курение, причем вредное его действие связано не только с никотином и органическими продуктами, но и с тем, что каждый курильщик наполняет свои легкие радиоактивными веществами. Ослабленные курением легкие более восприимчивы к радону. Радон лишь многократно увеличивает риск.

А меры защиты от радона (там, где защита действительно необходима) просты: не давать застаиваться воздуху в комнатах, чаще их проветривать, протирать мебель мокрой тряпкой, вместо масляной и иной краски и синтетических материалов на бетонных стенах использовать обычные бумажные обои и, конечно, не только не курить, но и избегать общества курильщиков.

3. Определение радона в жилых помещениях

Определение радона в помещении имеет первостепенное значение, поскольку именно этот радионуклид обеспечивает более половины всей дозовой нагрузки на организм человека. Радон - это инертный газ без цвета и запаха, в 7,5 раз тяжелее воздуха. В организм человека попадает вместе с вдыхаемым воздухом (для справки: вентиляция легких у здорового человека достигает 5-9 литров в минуту).

Изотопы радона являются членами естественных радиоактивных рядов (их три). Радон - альфа-излучатель (распадается с образованием дочернего элемента и альфа-частицы) с периодом полураспада 3, 82 сут. Среди дочерних продуктов радиоактивного распада (ДПР) радона есть как альфа-, так и бета-излучатели. Иногда альфа- и бета-распад сопровождает гамма-излучение. Альфа-излучение не может проникнуть через кожу человека, поэтому, в случае внешнего воздействия, не представляет опасности для здоровья. Радиоактивный газ поступает в организм через дыхательный тракт и облучает его изнутри. Поскольку радон - потенциальный канцероген, то наиболее частым последствием его хронического воздействия на организм человека и животных является рак легких.

Основным источником радона-222 и его изотопов в воздухе помещений является их выделение из земной коры (до 90% на первых этажах) и из строительных материалов (~10%). Определенный вклад может вносить поступление радона с водопроводной водой (при использовании артезианской воды с высоким содержанием радона) и с природным газом, сжигаемым для отопления комнат и приготовления пищи. Наибольшие уровни радона отмечаются в одноэтажных деревенских домах с подполом, где практически отсутствует защита от проникновения в помещение выделяющегося из почвы радиоактивного газа. К повышению концентрации радона приводит отсутствие вентиляции и тщательная герметизация помещений, что характерно для регионов с холодным климатом.

Среди строительных материалов наибольшую опасность представляют горные породы вулканического происхождения (гранит, пемза, туф), а наименьшую - дерево, известняк, мрамор, природный гипс.

Из водопроводной воды радон практически полностью удаляется отстаиванием и кипячением. Но в воздухе ванной комнаты при включенном горячем душе его концентрация может достигать высоких значений.

Все сказанное выше привело к необходимости нормирования концентраций радона в помещениях (нормы «НРБ-99»). В соответствии с данными санитарными нормами, при проектировании новых жилых и общественных зданий должно быть предусмотрено, чтобы среднегодовая эквивалентная объемная активность изотопов радона в воздухе помещений (А_Rn + 4,6A_Th) не превышала 100 Бк/м³. Суммарная эффективная доза за счет естественных радионуклидов в питьевой воде не должна превышать 0,2 мЗв/год.

Методические разработки по теме "Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов"

Тип урока - урок изучения нового материала

Форма изучения нового материала - лекция учителя с активным привлечением обучающихся.

Методы урока - словесные, наглядные, практические

Цели урока:

· (дидактические или образовательные) обеспечить в ходе урока усвоение понятий “радиоактивность”, альфа-, бета-, гамма излучений. В ходе подготовки к итоговой аттестации повторить понятия: электрический ток, сила тока, напряжение, сопротивление, закон Ома для участка цепи. Продолжать совершенствовать навыки сборки электрических цепей. Продолжить формирование общеучебных умений: планирования рассказа, работы с дополнительной литературой

· (воспитательные задачи ставятся на год) продолжать формировать у обучающихся научное мировоззрение.

· (развивающие задачи ставятся на год) развивать навыки культуры речи, в целях развития познавательного интереса обучающихся к предмету на уроке планируются интересные исторические справки.

Демонстрация. Портреты ученых: Демокрита, А. Беккереля, Э. Резерфорда, М. Склодовской - Кюри, П. Кюри.

Таблица “Опыт по изучению радиоактивности”

Ход урока

I. Организационный момент. (приветствие, проверка готовности обучающихся к уроку)

II. Вступительное слово учителя. (1 - 3 минуты)

Сегодня на уроке продолжаем повторять ранее изученный материал, и готовимся к итоговой аттестации. Сегодня мы повторяем такие понятия, как

· Электрический ток.

· Сила электрического тока.

· Электрическое напряжение.

· Электрическое сопротивление.

· Закон Ома для участка цепи.

и совершенствуем навыки сборки простейших электрических цепей.

III. Повторение, подготовка к итоговой аттестации. (8-10 минут)

Учитель дает индивидуальные задания для слабых учащихся в виде карточек и для выполнения задания им разрешается пользоваться учебниками

Обучающиеся, которые выбрали физику на итоговую аттестацию, получают практические задания по сборке электрических цепей.

Решение экспериментальной задачи. Собрать электрическую цепь из источника тока, резистора, ключа, амперметра, вольтметра. По показаниям приборов определить сопротивление резистора.

Остальные обучающиеся участвуют во фронтальном опросе

· Что такое электрический ток?

· Какие заряженные частицы вы знаете?

· Что нужно создать в проводнике, чтобы в нем возник и существовал электрический ток?

· Перечислите источники электрического тока.

· Перечислите действия электрического тока.

· Какой величиной определяется сила тока в электрической цепи?

· Как называется единица силы тока?

· Как называется прибор для измерения силы тока, и как включают его в цепь?

· Что характеризует напряжение, и что принимают за единицу напряжения?

· Как называется прибор для измерения напряжения, какое напряжение используют в городской осветительной цепи?

· Что является причиной электрического сопротивления, и что принимают за единицу сопротивления проводника?

· Сформулируйте закон Ома для участка цепи и запишите его формулу.

Поставить оценки обучающимся за повторение изученного материала.

IV. Записать домашнее задание: параграф 55, ответить на вопросы стр. 182 Повторить 8 кл. гл 4 “Электромагнитные явления”

V. Изучение нового материала

Сегодня мы начинаем изучать четвертую главу нашего учебника, она называется “Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер”.

Тема нашего урока “Радиоактивность как свидетельство сложного строения атомов” (запись в тетради даты и темы урока).

Предположение о том, что все тела состоят из мельчайших частиц, было высказано древнегреческим философом Демокритом еще 2500 лет назад. Частицы были названы атомами, что означает неделимые. Таким названием Демокрит хотел подчеркнуть, что атом - это мельчайшая, простейшая, не имеющая составных частей и поэтому неделимая частица.

Информационная справка (сообщения делают обучающиеся).

Демокрит - годы жизни 460-370 до н.э. Древнегреческий ученый, философ - материалист, главный представитель древней атомистики. Считал, что во Вселенной существует бесконечное множество миров, которые возникают, развиваются и гибнут. [2 c. 00]

Но примерно с середины XIX века стали появляться экспериментальные факты, которые ставили под сомнение представления о неделимости атомов. Результаты этих экспериментов наводили на мысль о том, что атомы имеют сложную структуру, и что в их состав входят электрически заряженные частицы.

Наиболее ярким свидетельством сложного строения атомов явилось открытие явления радиоактивности, сделанное французским физиком Анри Беккерелем в 1896г.

Информационная справка

Беккерель Антуан Анри французский физик родился 15 декабря 1852 г. Окончил политехническую школу в Париже. Основные работы посвящены радиоактивности и оптике. В 1896г открыл явление радиоактивности. В 1901г обнаружил физиологическое действие радиоактивного излучения. В 1903г Беккерель удостоен Нобелевской премии за открытие естественной радиоактивности урана. Умер 25 августа 1908 г. [2 c.28]

Открытие радиоактивности произошло благодаря счастливой случайности. Беккерель долгое время исследовал свечение веществ, предварительно облученных солнечным светом. К таким веществам принадлежат соли урана, с которыми экспериментировал Беккерель. И вот у него возник вопрос: не появляются ли после облучения солей урана наряду с видимым светом и рентгеновские лучи? Беккерель завернул фотопластинку в плотную черную бумагу, положил сверху крупинки урановой соли и выставил на яркий солнечный свет. После проявления фотопластинка почернела на тех участках, где лежала соль. Следовательно, уран создавал какое - то излучение, которое пронизывает непрозрачные тела и действует на фотопластинку. Беккерель думал, что это излучение возникает под влиянием солнечных лучей. Но однажды, в феврале 1896г., провести ему очередной опыт не удалось из-за облачной погоды. Беккерель убрал пластинку в ящик стола, положив на нее сверху медный крест, покрытый солью урана. Проявив на всякий случай пластинку два дня спустя, он обнаружил на ней почернение в форме отчетливой тени креста. Это означало, что соли урана самопроизвольно, без каких либо внешних влияний создают какое-то излучение. Начались интенсивные исследования. Вскоре Беккерель установил важный факт: интенсивность излучения определяется только количеством урана в препарате, и не зависит от того в какие соединения он входит. Следовательно, излучение присуще не соединениям, а химическому элементу урану, его атомам.

Естественно ученые попытались обнаружить, не обладают ли способностью к самопроизвольному излучению другие химические элементы. В эту работу внесла большой вклад Мария Склодовская-Кюри.[1 с. 189-190]

Информационная справка

Мария Склодовская-Кюри - польский и французский физик и химик, один из основоположников учения о радиоактивности родилась 7 ноября 1867 в Варшаве. Она первая женщина - профессор Парижского университета. За исследования явления радиоактивности в 1903 г., совместно с А. Беккерелем получила Нобелевскую премию по физике, а в 1911 г. за получение радия в металлическом состоянии - Нобелевскую премию по химии. Умерла от лейкемии 4 июля 1934 г.[3 c.229]

В 1898г М. Склодовская-Кюри и др. ученые обнаружили излучение тория. В дальнейшем главные усилия в поисках новых элементов были предприняты М. Склодовской-Кюри и ее мужем П. Кюри. Систематическое исследование руд, содержащих уран и торий, позволило им выделить новый неизвестный ранее химический элемент - полоний № 84, названный так в честь родины М. Склодовской-Кюри - Польши. Был открыт еще один элемент, дающий интенсивное излучение - радий № 88, т.е. лучистый. Само же явление произвольного излучения было названо супругами Кюри радиоактивностью.

Записать в тетради “радиоактивность” - (лат) radio - излучаю, aсtivus - действенный.

Впоследствии было установлено, что все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными

В 1899 году под руководством английского ученого Э. Резерфорда, был проведен опыт, позволивший обнаружить сложный состав радиоактивного излучения.

Информационная справка

Эрнест Резерфорд английский физик, родился 30 августа 1871 г. в Новой Зеландии. Его исследования посвящены радиоактивности, атомной и ядерной физике. Своими фундаментальными открытиями в этих областях Резерфорд заложил основы современного учения о радиоактивности и теории строения атома. Умер 19 октября 1937 г. [3 c.24]

В результате опыта, проведенного под руководством английского физика Эрнеста Резерфорда, было обнаружено, что радиоактивное излучение радия неоднородно, т.е. оно имеет сложный состав. Рассмотрим, как проводился этот опыт.

На рисунке 1 изображен толстостенный свинцовый сосуд с крупицей радия на дне. Пучок радиоактивного излучения радия выходит сквозь узкое отверстие и попадает на фотопластинку (излучение радия направлено во все стороны, но сквозь толстый слой свинца оно пройти не может). После проявления фотопластинки на ней обнаруживалось одно (рис. 1) темное пятно - как раз в том месте, куда попадал пучок.

радон радиоактивность концентрация

Рис

Потом опыт изменяли (рис.2), создали сильное магнитное поле, действовавшее на пучок. В этом случае на проявленной пластинке возникало три пятна: одно, центральное, было на том же месте, что и раньше, а два других - по разные стороны от центрального. Если два потока отклонились в магнитном поле от прежнего направления, значит, они представляют собой потоки заряженных частиц. Отклонение в разные стороны свидетельствовало о разных знаках электрических зарядов частиц. В одном потоке присутствовали только положительно заряженные частицы, в другом - отрицательно заряженные. А центральный поток представлял собой излучение, не имеющее электрического заряда.

Рис

Положительно заряженные частицы назвали альфа-частицами, отрицательно заряженные - бета-частицами, а нейтральные - гамма (рис. 2) квантами. Некоторое время спустя в результате исследования некоторых физических характеристик и свойств этих частиц (электрического заряда, массы, проникающей способности) удалось установить, что гамма - кванты или лучи - это коротковолновое электромагнитное излучение, скорость распространения электромагнитного излучения такая же, как и у всех электромагнитных волн - 300000 км/с. Гамма - лучи проникают в воздух на сотни метров.

Бета - частицы представляют собой поток быстрых электронов, летящих со скоростями близкими к скорости света. Они проникают в воздух до 20 м.

Альфа частицы - это потоки ядер атомов гелия. Скорость этих частиц

20000 км/с, что превышает скорость современного самолета (1000 км/ч) в 72000 раз. Альфа - лучи проникают в воздух до 10 см.

Итак, явление радиоактивности, т.е. самопроизвольного излучения веществом ? -, ? - и ? - частиц, наряду с другими экспериментальными фактами, послужило основанием для предположения о том, что атомы вещества имеют сложный состав.

V. Закрепление знаний

· В чем заключается открытие, сделанное Беккерелем в 1896г? (Беккерель обнаружил, что химический элемент уран самопроизвольно, без внешних воздействий излучает неизвестные невидимые лучи)

· Кто из ученых занимался исследованием данных лучей? (А. Беккерель, М. и П. Кюри, Э.Резерфорд)

· Как и кем было названо явление самопроизвольного излучения некоторыми атомами? (М. и П. Кюри, “радиоактивность”)

· В ходе исследования явления радиоактивности, какие неизвестные ранее химические элементы были открыты? (полоний и радий)

· Как были названы частицы, входящие в состав радиоактивного излучения? ( - частицы)

· Что представляют собой эти частицы? (Гамма-кванты или лучи - это коротковолновое электромагнитное излучение. Бета - частицы представляют собой поток быстрых электронов, летящих со скоростями близкими к скорости света. Альфа частицы - это потоки ядер атомов гелия. Скорость этих частиц 20000км/с)

· О чем свидетельствует явление радиоактивности? (Явление радиоактивности, т.е. самопроизвольного излучения веществом - частиц, наряду с другими экспериментальными фактами, послужило основанием для предположения о том, что атомы вещества имеют сложный состав).

VII. Подведение итога урока

Комментарии к оценкам и выставление их в дневники обучающимся.

Литература

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: учеб. для 11 кл.сред.шк. [Текст] М.: Просвещение, 1991. - 254 с.

2. Храмов Ю.А. Физики: Биографический справочник. - 2-е изд., испр. и дополн. [Текст] М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1983. - 400 с.

3. Энциклопедический словарь юного физика / сост. В.А.Чуянов. [Текст] М.: Педагогика, 1984. - 352 с.

Размещено на Allbest.ru