Опыт Резерфорда. В 1911 г. Эрнест Резерфорд проводил опыты, бомбардируя потоком ?–частиц (?–частица представляет собой тяжелую положительно заряженную частицу) тонкие пластинки фольги. В ходе опытов выяснилось, что большинство ?–частиц проходят фольгу насквозь, немного отклоняясь, но некоторые рассеиваются с большим углом отклонения.

Так как??–частицы обладают положительным зарядом, рассеивать их могло лишь электростатическое поле. ? – частицы также достаточно массивны, поэтому не могли отклоняться электронами, которые легче на несколько порядков. Следовательно,?? – частицы рассеивались электростатическим полем массивного объекта ? ядра атома.

Проанализировав результаты опытов, Резерфорд разработал «планетарную модель атома», согласно в центре атома располагается массивное положительно заряженное ядро, состоящее из положительно заряженных протонов и не имеющих заряда нейтронов. Ядро окружено легкими, движущимися по орбитам вокруг ядра, отрицательно заряженными электронами.

Ядро обозначается в виде??, где

X?? название химического элемента;

Z?? зарядовое число, равное количеству протонов в ядре;

A?? массовое число, равное количеству протонов и нейтронов в ядре.

Поскольку массовое число атомов равно сумме протонов и нейтронов, то можно найти число нейтронов в атоме:?n?=?A?–?Z. Число электронов в атоме равно число протонов.

Изотопы?? это атомы, или ядра одного элемента, но с разной массой, например??и??. У изотопов одинаковое число протонов в ядре, но разное число нейтронов. Например ядро??имеет 92 протона и 143 нейтрона, а ядро??? 146 нейтронов.

Пример анализа состава атома по таблице химических элементов Менделеева. Состав ядра самого распространенного изотопа галлия??: 31 протон, 69 нуклонов (протонов и нейтронов вместе), 38 нейтронов. Этот изотоп встречается в 60% случаев. У атома галлия 31 электрон.

Радиоактивный распад?? спонтанное изменение состава ядра атома. Радиоактивность ? это процесс радиоактивного распада. При радиоактивном распаде ядро атома испускает альфа–частицы, электроны или гамма излучение.

Закон радиоактивного распада описывает статистическую закономерность ? он позволяет определить, сколько атомных ядер распалось в начальном образце. При этом узнать, какое именно из ядер распадется в следующий раз невозможно. Распад ядра – очень быстрый процесс, о времени распада каждого отдельного ядра также ничего нельзя сказать.

Закон радиоактивного распада имеет вид?N(t) =?N0?• 2–t/T, где

N(t) ? число атомов в момент времени?t;

N(0)?? число атомов радиоактивного элемента в начальный момент;

T?? период полураспада;

t?? время, которое прошло с начального момента.

Период полураспада показывает, за какое время половина всех атомов в образце распадется.

Закон радиоактивного распада может быть также записан с использованием не числа атомов элемента, а концентрации атомов в образце, или массы атомов в образце.

Пример: если в образце находится?m0?(кг) радиоактивного элемента, то через время, равное периоду полураспада?t?=?T, в образце останется?m(T) (кг):?m(T) =??=??(кг). Спустя еще один период полураспада?t?= 2T, в образце останется?m(2T) (кг):?m(2T) =??=??=??(кг).

Спустя три периода полураспада?t?= 3T???m(3T) =??=??=??(кг).

Спустя четыре периода полураспада?t?= 4T???m(4T) =??=??=??(кг) и т. д.

График изменения массы радиоактивного элемента, находящегося в образце имеет экспоненциальный вид:

Наиболее распространенные типы радиоактивного распада ???–распад, электронный??–распад,??–распад. Эти распады происходят по следующим схемам:

?–распад:?

При??–распаде заряд ядра атома уменьшается на 2, а массовое число уменьшается на 4, и излучается??–частица ? ядро гелия.

?–распад:?

При электронном??–распаде один из нейтронов в ядре превращается в протон, ядро испускает один электрон??. Из–за превращения нейтрона в протон, зарядовое число увеличивается на 1, а масса не изменяется.

?–распад ? это испускание ядром гамма–излучения (электромагнитной волны высокой частоты)

При??–распаде заряд и масса ядра не изменяются.

Законы сохранения. При протекании ядерной реакции сохраняется суммарное массовое число и суммарный заряд элементов:

Сумма масс элементов слева, до ядерной реакции, равна сумме масс справа, после ядерной реакции:?А₁ +?А₂ =?А₃ +?А₄.

Сумма зарядов элементов слева, до ядерной реакции, равна сумме зарядов справа, после ядерной реакции:?Z₁ +?Z₂ =?Z₃ +?Z₄.