Ігор Васильович Курчатов.

Його праці привели людство до атомної енергетики. Під керівництвом Курчатова був споруджений перший циклотрон, створено атомну, а пізніше і термоядерну зброю. З діяльністю вченого зв'язана розробка і створення першого в Європі атомного реактора і першої в світі промислової атомної електростанції, при його участі розпочаті дослідженняпо керованому термоядерному синтезу. Ім'я вченого присвоєно 104-му хімічному елементу.

Радіоактивність. Види радіоактивного випромінювання.
Мета: сформувати поняття про явище радіоактивності, ознайомити учнів з видами радіоактивного випромінювання і основними характеристиками α-, β- , γ-випромінюваннями; формувати вміння осмислювати інформацію і робити логічні висновки; розвивати творчий потенціал учнів; виховувати правильне ставлення кожного учня до екологічних проблем, пов’язаних з радіоактивністю.
Тип: урок засвоєння нових знань.
Хід уроку.
І. Організаційний момент.
Актуалізація опорних знань.
Бесіда.
1. Що означає слово «атом»? Хто ввів це поняття у фізику?
2. З чого складається атом?
3. Яка будова атомного ядра? Що таке нуклон?
4. Що таке електрон? Який його заряд?
5. Чим ядерні сили відрізняються від електричних і гравітаційних?
6. Модель атома Томсона.
7. Планетарна модель атома.
8. У чому суть досліду Резерфорда?
ІІ. Вивчення нового матеріалу.
Радіоактивність.
Для вивчення атома велике значення мало відкриття французького фізика Бекереля, який у 1896 р. встановив, що солі урану самовільно, без зовнішнього впливу, створюють невидиме для очей випромінювання. Бекерель довів, що виявлене ним випромінювання викликає почорніння фотопластинок, іонізує повітря і здійснює вплив на шкіру людини. Це явище отримало назву радіоактивності.
Явище радіоактивності відразу зацікавило багатьох інших вчених. У 1897 р. Марія Складовська-Кюрі за порадою чоловіка П’єра Кюрі зайнялась вивченням явища радіоактивності. Через деякий час цією проблемою зайнявся і П’єр Кюрі. У 1898 р. вони відкрили два нових радіоактивних елементи, які назвали полонієм і радієм. Радіоактивне випромінювання цих елементів було значно інтенсивнішим за випромінювання солей урану.
Вивчаючи іонізуючу здатність радіоактивного випромінювання, Резерфорд у 1899 р. виявив, що воно є неоднорідним і складається з двох частин, які він назвав α- і β-променями. Йому вдалося довести, що α-промені є потоком ядер атомів Гелію. У тому ж році Бекерель довів, що β-промені є потоком електронів.
У 1900 р. французький фізик Вілард встановив, що до складу радіоактивного випромінювання входить третя складова, яку він назвав γ-променями. Вивчення γ-променів показало, що вони являють собою електромагнітні хвилі, довжина яких менша за довжину рентгенівських променів.
Резерфорд встановив, що найсильніше іонізують повітря α-промені, меншою мірою – β-промені і зовсім погано – γ-промені. Проникна здатність виявилась найменшою у α-променів: їх повністю може затримати листок паперу чи шар повітря товщиною кілька сантиметрів. Дещо більшою проникною здатністю володіють β-промені: вони можуть пройти крізь алюмінієву пластину товщиною кілька міліметрів. Дуже велика проникна здатність у γ-променів: вони проходять крізь алюмінієву плиту товщиною кілька десятків сантиметрів. Мала проникна здатність α-променів пояснюється тим, що частина їх енергії витрачається на іонізацію молекул речовини, у якому вони поширюються.
У 1903 р. Резерфорд і його колега Содді виявили, що радіоактивність пов’язана з самовільним розпадом атомів радіоактивних речовин. Радіоактивне випромінювання має величезну енергію. Виявилось, що 1 г радію кожну годину виділяє 600 Дж енергії.
До радіоактивних елементів належать ті, котрі мають порядковий номер більший за 83. У періодичній системі вони розташовуються після Вісмуту. Для цих елементів характерною є відсутність стабільних ізотопів. Крім того, природна радіоактивність була виявлена й у деяких ізотопів інших елементів. Наприклад, винятком можна назвати Технецій (Те, Z=43) і Прометій (Pm, Z=61).
Радіоактивний розпад – природне радіоактивне перетворення ядер. При цьому ядро, яке зазнає розпаду, називається материнським, а те, що утворюється, – дочірнім.
α-Розпад. Щоб пояснити, чому ядра атомів самовільно розпадаються з випусканням α-частинок, треба звернути увагу на те, що α-частинки випускаються лише важкими ядрами, що містять велику кількість протонів і нейтронів (нуклонів).
Відомо, що сили притягання між нуклонами короткодіючі, а сили електростатичного відштовхування протяжно діючі. Оскільки густина ядерної речовини в усіх хімічних елементах приблизно однакова, то важкі ядра мають більші розміри, ніж легкі. У зв’язку з цим міцність важких ядер, обумовлена ядерними силами притягання нуклонів, мала. У результаті процесів, що відбуваються всередині важкого ядра, створюються сприятливі умови для його розпаду, який супроводжується випусканням α-частинки. Після α-розпаду ядро стає більш стійким.
α-частинка є ядром атома Гелію, її заряд дорівнює двом елементарним електричним зарядам, а масове число дорівнює 4 одиницям. В результаті вилітання альфа-частинки ядро даного радіоактивного елемента перетворюється на ядро нового хімічного елемента з меншим на дві одиниці зарядом і меншим на чотири одиниці масовим числом. Таким чином утворюється новий елемент, який міститься в Періодичній системі на дві клітинки раніше за даний радіоактивний елемент.
Проте чому важке ядро випускає α-частинку, а не протони чи нейтрони? Для того, щоб залишити ядро, нуклон має подолати ядерні сили, а для цього він повинен мати достатній запас енергії. Джерелом такої енергії може стати об’єднання нуклонів саме в α-частинку.
Утворення α-частинок всередині ядра відбувається вкрай рідко. Якщо взяти одне атомне ядро, то не можна буде передбачити, коли воно розпадеться; цей процес є випадковим. Ядро може розпастися негайно чи залишатися незмінним мільярд років. Але радіоактивна речовина складається з величезної кількості атомів, і у ній завжди знайдуться атоми, що розпадаються. Тому процес радіоактивного розпаду проходить неперервно. Швидкість радіоактивного розпаду прийнято характеризувати часом, протягом якого розпадається половина узятої маси радіоактивної речовини. Цей час називають періодом напіврозпаду.
β-Розпад. Викликає здивування той факт, що у процесі радіоактивного розпаду ядро випускає електрони, яких у ньому немає. Цей дивовижний факт пояснюється досить просто. При певних умовах у ядрі проходить розпад нейтрона на протон і електрон. Утворений електрон вилітає із ядра. Процес перетворення ядерного нейтрона на протон і електрон спостерігається у ядрах з великою кількістю нейтронів. Кропітке і старанне вивчення β-розпаду показало, що у ньому нібито порушуються закони збереження енергії та імпульсу. Але швейцарський фізик Паулі висловив припущення, що в процесі β-розпаду утворюється ще якась частинка, котра і відбирає частину енергії та імпульсу. На основі цієї гіпотези італійський фізик Фермі розробив теорію β-розпаду. Розрахунки Фермі показали, що частинка, передбачена Паулі, повинна бути нейтральною і мати дуже малу 9 навіть порівняно з електроном) масу. Він назвав цю частинку – нейтрино. Нейтрино довгий час не могли виявити, оскільки воно дуже слабо взаємодіє з речовиною.
У результаті β-випромінювання утворюється нове ядро з тим самим масовим числом, але з атомним номером, на одиницю більшим.
γ-Розпад. Експериментально встановлено, що γ-випромінювання не є самостійним видом радіоактивності. Воно супроводжує α- і β- розпади, виникає при ядерних реакціях, гальмуванні заряджених частинок і т. ін.
У процесі γ-випромінювання ядро спонтанно переходить зі збудженого стану до основного або менш збудженого. При цьому надлишок енергії ядра звільняється у вигляді γ-кванта і у вигляді енергії віддачі ядра.
γ-випромінювання є електромагнітною хвилею, здатною проникати в речовину на сотні метрів. Явище гамма-випромінювань полягає в тому, що ядро випускає гамма-кванти без зміни заряду й масового числа А.
Штучна радіоактивність. У 1932 р. Фредерік та Ірен Жоліо-Кюрі, опромінюючи нерадіоактивні речовини α-частинками, виявили, що деякі з них після опромінення стають радіоактивними. Це явище отримало назву штучної радіоактивності. Так, при бомбардуванні α-частинками ядер алюмінію утворюється радіоактивний ізотоп фосфору.
Висновки.
1. У природі існують речовини, атоми яких можуть довільно розпадатися.
2. Радіоактивне випромінювання складається з α-, β-, γ- променів (α-частинки – ядра Гелію, β-частинки – електрони, γ-частинки це електромагнітні хвилі).
3. Ядро, що розпалося, перетворюється на ядро іншого хімічного елемента.
4. Радіоактивне випромінювання може чинити хімічну дію, біологічну дію, має високу проникаючу здатність.

Додатковий матеріал.

МАРІЯ СКЛОДОВСЬКА-КЮРІ
Перша жінка, яка одержала Нобелівську премію, народилася 7 листопада 1867 р. у Варшаві. Марія росла в сім'ї, де винятково високо цінувалася освіта. Зовсім молодою жінкою Склодовська поїхала до Парижа, маючи на меті вивчити математику, хімію і фізику. Своє навчання розпочала у Сорбонні у 1891 р. і була першою жінкою, що стала викладачем цього знаменитого навчального закладу. Вона погодилася з французьким варіантом написання свого імені (Марі), а невдовзі познайомилася з молодим викладачем фізики Паризького університету П'єром Кюрі. Коли вони одружилися, гарна талановита полька стала Марі Склодовською-Кюрі.
Чоловік і дружина разом розпочинають дослідження радіоактивних матеріалів. Вони помічають, що руда урану має набагато більшу радіоактивність, ніж можна було б очікувати, базуючись тільки на вмісті урану. Марі та П'єр наполегливо шукають джерела додаткової радіоактивності. І виявляють два високорадіоактивні елементи, які згодом одержують назву «радій» і «полоній». За це відкриття у 1903 р. їм присуджують Нобелівську премію з фізики разом з іще одним французьким фізиком Антуаном Анрі Беккерелем, який відкрив явище природної радіоактивності.
В той час люди не мали щонайменшого уявлення про біологічну дію радіоактивного випромінювання. І в дощовий четвер 19 квітня 1906 р. перевтомлений, ослаблений внаслідок постійного впливу радіації, 47-річний П'єр Кюрі, перетинаючи вулицю Дофіни в Парижі, наштовхується на одного з коней важкої вантажної хури. Кінь стає на диби і П'єр, послизнувшись на мокрій бруківці, опиняється під його копитами. Незважаючи на зусилля візника, заднє ліве колесо шеститонної п'ятиметрової махини розтрощує голову жертви — геніальну голову П'єра Кюрі. Трагічна безглуздість. Коли ім'я потерпілого стало відомо, знадобилися чималі зусилля поліції, щоб захистити від самосуду візника хури Луї Манена. Для Марі Кюрі настали найтрагічніші години її життя. Рядки її короткого щоденника якоюсь ,00 мірою передають стан її душі. В них біль, відчай, туга за чоловіком.
Так, Марія Кюрі була Жінкою. Жінкою, що кохала і була коханою. Але ще вона була Великим Фізиком і Дружиною Великого Фізика. І коли вона, призначена професором кафедри, якою колись керував її чоловік, під грім овацій увійшла до аудиторії, то почала свою лекцію тією ж фразою, якою закінчив останню у своєму житті лекцію П'єр Кюрі: «Коли стоїш віч-на-віч з успіхами, досягнутими фізикою за останні десять років, мимоволі дивуєшся тим зрушенням, які сталися у наших поняттях про електрику і про матерію...»
Мадам Кюрі продовжувала роботу над радіоактивними елементами і в 1911 р. одержала другу Нобелівську премію (цього разу вже в галузі хімії) за виділення радію і вивчення його хімічних властивостей. Можна не сумніватися, що якби П'єр Кюрі був живий, його б нагородили разом із дружиною.
У 1914 р. вона бере активну участь у створенні Інституту радію в Парижі і стає його першим директором. Коли спалахнула перша світова війна, Марія Кюрі збагнула, що просвічування рентгенівськими променями допоможе виявляти кулі у тілі поранених і тим самим полегшить працю військових хірургів. Не будучи лікарем, вона зрозуміла, як важливо не рухатися після поранення до проведення діагностики, і сконструювала спеціальні пересувні фургони для медичних рентгенівських аналізів, а також допомогла 150 медичним сестрам опанувати необхідні прийоми роботи.
4 липня 1934 р., доживши лише до 67 років, Марія Склодовська-Кюрі померла від лейкемії, спричиненої, безумовно, високими рівнями радіації, яка супроводжувала практично всі її дослідження. На її честь Інститут радію в Парижі був переіменований на Інститут Кюрі. Лише один рік не дожила Марія Склодовська-Кюрі до щасливої події: у 1935р. її дочка Ірен Жоліо-Кюрі разом зі своїм чоловіком Фредеріком Жоліо одержали Нобелівську премію з хімії за синтез нових радіоактивних препаратів. Воістину нобелівська династія!
Мабуть, не випадково перші жінки, які стали Нобелівськими лауреатами, працювали разом зі своїми чоловіками. Наукове товариство з більшою готовністю відкривало двері таким «дослідницьким парам», ніж тим жінкам, які працювали самостійно. Шлях у науку для Марії Склодовської-Кюрі не був безхмарним. Після закінчення гімназії у Варшаві вона не змогла навчатися в університеті - він був закритим для жінок. Тому дівчина шість років працювала гувернанткою, щоб заощадити гроші на навчання в Сорбоннському університеті. Пізніше Марія Склодовська здобула кілька стипендій на навчання. Коли, вже будучи відомою дослідницею, Марія Кюрі заявила у 1898 році про винайдення нового хімічного елемента (йшлося про радій), багато академіків сприйняло її повідомлення досить прохолодно, якщо не іронічно. Адже воно звучало з вуст жінки, а в той час у Франції жіноцтво не мало виборчих прав, їм було заборонено виступати свідками у суді й витрачати власноруч зароблені гроші без згоди чоловіка. Проте невдовзі іронічні коментарі змінилися словами захоплення. І 1903 року П'єр Кюрі та Марія Склодовська-Кюрі отримали Нобелівську премію з фізики за винайдення радіоактивності. Через три роки П'єр Кюрі трагічно загинув, а Марія Склодовська-Кюрі продовжила роботу і в 1911 році отримала другу Нобелівську премію з хімії за праці над радієм і виділення металічного радію у чистому вигляді. Донька Марії Ірен Жоліо-Кюрі (1897-1956) разом із чоловіком Фредеріком у 1935 році отримала Нобелівську премію за відкриття штучної радіоактивності. Для всієї цієї сім'ї робота в прямому значенні коштувала життя. Марія Кюрі померла від променевої хвороби. Від багаторічної праці з природними радіоактивними елементами і штучними радіоактивними ізотопами померли також її донька Ірен та зять Фредерік.
ІІІ. Закріплення нового матеріалу.
Капелюх запитань.
1. Наведіть означення радіоактивності.
2. Як було відкрито явище радіоактивності?
3. Який внесок зробили П. Кюрі і М. Склодовська-Кюрі у вивчання радіоактивного випромінювання?
4. Які види радіоактивного випромінювання ви вивчили?
5. Якою є природа α-частинок? β-частинок? γ-частинок?
6. Що являє собою штучна радіоактивність?
7. Як захиститися від радіоактивного випромінювання?
ІV. Підсумок уроку.
V. Домашнє завдання.1.