Народна Освіта » Хімія » § 10. Нукліди. Ізотопи

НАРОДНА ОСВІТА

§ 10. Нукліди. Ізотопи

Пригадайте: характеристики частинок, з яких складаються атоми (за табл. 5);

атомна одиниця маси — одиниця вимірювання мас атомів, вона дорівнює 1/12 масі атома Карбону.

Поняття про нукліди

Як ви вже знаєте, ядра атомів складаються з протонів та нейтронів.

Ядра різних атомів можуть містити різне або однакове число протонів та нейтронів. Наприклад, на малюнку 10.1, с.52 зображені моделі чотирьох атомів. У ядрах цих атомів міститься по три або чотири протони та нейтрони. Але бачимо, що ядра атомів А та В мають однаковий склад: вони містять по три протони та три нейтрони. Ядро атома Б подібне до них, воно містить також три протони, але в ньому нейтронів чотири. Хоча у ядрі атома Г також сім частинок, як у атома Б, але розподіл по протонах та нейтронах інший.

Отже, на малюнку 10.1 зображено три різновиди атомів. Кожний такий різновид атомів називають нуклідом. Ви бачите, що атоми

А та В — це атоми одного нукліду, атоми Б — другого, а атоми Г — третього.

Нуклід — це різновид атомів із певним числом протонів і нейтронів в ядрі.

Кожний нуклід характеризують певними числами:

протонне число Z указує число протонів в ядрі атома даного нукліду;

нейтронне число N указує число нейтронів;

масове число, або нуклонне число, А — це число нуклонів, воно дорівнює сумі протонного й нейтронного чисел.

масове число = протонне число + нейтронне число

А = Z + N

Оскільки маси кожного протона й нейтрона дорівнюють приблизно 1 а. о. м., а маса електрона мізерна, то масове число кожного атома приблизно дорівнює його відносній атомній масі, округленій до цілих чисел.

Позначення нуклідів

У науці використовують спеціатьні позначення нуклідів: заряд ядра, тобто протонне число, пишуть ліворуч унизу від символу хімічного елемента, а масове число — ліворуч угорі (мал.10.2).

Наприклад, для нуклідів Оксигену:

Іноді протонне число опускають і пишуть просто 15O, оскільки і так відомо, що в усіх нуклідів Оксигену протонне число має бути 8.

 

Нукліди можна позначати як хімічними символами, так і з використанням назв хімічних елементів, наприклад: Оксиген-15, Оксиген-18.

Нукліди єдиного елемента — Гідрогену — окрім таких позначень ще й називають по-різному: звичайний Гідроген H (]Н) — Протій, ядра його атомів складаються тільки з одного протону (мал. 10.3а); важкий Гідроген D (fH) —

Дейтерій, у ядрах його атомів крім одного протона міститься ще один нейтрон (мал. 10.36); над важкий Гідроген T (2Н) — Тритій, в ядрах атомів якого крім одного протона містяться два нейтрони (мал. 10.За). Ученим удалося добути ще супернадважкий Гідроген але власної назви він ще не має.

 

Обчислення складу атомів

Знаючи порядковий номер елемента і масове число нукліду, легко обчислити, скільки електронів, протонів і нейтронів містить цей атом:

• число електронів дорівнює числу протонів Z, яке збігається з порядковим номером (зарядом ядра);

• число нейтронів N дорівнює різниці між масовим числом А і зарядом ядра: N=A-Z.

Приклад. Скільки протонів, нейтронів і електронів міститься : в нукліді Плюмбум-210?

Розв'язання:

Масове число даного нукліду Плюмбуму дорівнює 210. Оскільки Плюмбум має порядковий номер 82, то в атомі нукліду Плюмбу-му-210 міститься 82 протони і 82 електрони. Число нейтронів обчислимо як різницю між масовим числом і числом протонів:

N = 210 - 82 = 128.

Відповідь: 82 протони, 128 нейтронів, 82 електрони.

Поняття про ізотопи

Ми вже з’ясували, що ядра атомів одного хімічного елемента містять однакове число протонів, що дорівнює порядковому номеру цього елемента в Періодичній системі. Але якщо протонів в атомних ядрах певного хімічного елемента має міститися чітко визначене число, то число нейтронів у ядрі таких атомів може бути різним, оскільки це не впливає на заряд ядра, а тільки на його масу.

За малюнком 10.1 на с. 52 ми розглянули моделі деяких атомів. І хоча атоми А та Б є атомами різних нуклідів, але в їхніх ядрах однакове число протонів (по три). Отже, ці нукліди представляють один і той самий хімічний елемент: вони виявляють однакові хімічні властивості, але мають різну масу.

Усі нукліди, що мають однаковий заряд (протонне число) і різне нейтронне число, називають ізотопами (мал.10.4). Оскільки нукліди з однаковим протонним числом належать до одного хімічного елемента, то:

Ізотопи — це різні нукліди одного хімічного елемента.

Наприклад, у ядрі атомів Оксигену міститься 8 протонів (порядковий номер Оксигену в Періодичній системі — 8). А число ней-

тронів може бути 7, 8, 9 і навіть 10. Отже серед атомів Оксигену можна виділити чотири різні нукліди: 1JjO , 1JjO , 1^O , 1^O . Але всі ці нукліди є ізотопами.

Нукліди в природі

Усього відомо понад 2000 нуклідів. Оскільки хімічних елементів сьогодні налічується 118, то багато із цих нуклідів є ізотопами і можна припустити, що в середньому на кожний елемент припадає близько 10 нуклідів. Але, звичайно, кожний хімічний елемент має різне число нуклідів.

Рекордсменами за числом нуклідів є Ксенон і Цезій — кожен з них існує у вигляді 36 нуклідів.

У більшості хімічних елементів є природні иуісліди, тобто ті, що трапляються в природних тілах. Таких нуклідів існує близько 300. Усі інші нукліди добуті штучно.

У природі елементи зазвичай існують у вигляді суміші декількох нуклідів, наприклад Карбон ('9Ct 14C і С), Нітроген ('4N і 14N), Оксиген (16O, 17O, О). Рекордсменом за числом природних нуклідів (10) є Станум. А деякі хімічні елементи мають лише один природний нуклід, наприклад Флуор (iyF), Натрій (23Na), Алюміній (27Al), Фосфор (31P).

Ви, напевно, помітили, що значення відносних атомних мас елементів, наведені в Періодичній системі, не є цілими: A(C) = 12,011, A (Cl) = 35,453. А масові числа всіх нуклідів є цілими числами. Це пов'язано з тим, що більшість елементів трапляються в природі у вигляді декількох нуклідів, і значення, наведене в таблиці, є середнім, обчисленим з урахуванням умісту кожного нукліду в природі. Так, природний Хлор на 75 % складається з атомів 35Cl і на 25 % — з 37Cl, тому його атомна маса дорівнює 35,5.

f “ “ “ *· “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ *“ “ ** "" “ *“ “ “ mm “ “ “ “ · *“ “ *|

• Усі нукліди поділяють на стабільні та нестабільні. Стабільні нукліди існують протягом нескінченно довгого часу. Більшість атомів, що нас оточують, на-

• лежать саме до стабільних нуклідів.

Хімічні елементи можуть мати як стабільні, так і нестабільні нукліди. Хімічні елементи, що не мають стабільних нуклідів, називають радіоактивними.

До них належать усі елементи, що розташовані в Періодичній системі за Бісмутом, а також Технецій і Прометій. Більшість радіоактивних елементів добуті штучно й у природі не трапляються. У Періодичній системі замість відносної атомної маси таких радіоактивних елементів зазначені масові числа найстабільніших з їхніх нуклідів.

• Хоча про складну будову ядра атома дізналися на початку XX ст., але вперше штучно розщепити ядро атома вдалося лише в 1932 р. ученим А. К. Валь-теру, Г. Д. Латишеву, О. І. Лейпунському, К. Д. Синельнікову із Харківського фізико-технічного інституту. У 2016 р. на базі цього інституту було відкрито ядерну установку «Джерело нейтронів», яка дозволить одержувати до 50 радіоактивних нуклідів для діагностики багатьох захворювань, зокрема раку. Сьогодні українські учені з наукових установ Києва, Львова та Харкова є членами міжнародної наукової групи, що вивчає теорію будови елементарних частинок за результатами експериментів на Великому адронному колайдері.

— ________ — _______________ — _ _ -J

І Лінгвістично задачо

Грецькою мовою /sos означає рівний, однаковий, подібний, а топос означає місце. Що, на вашу думку, означає термін «ізотоп»?

Латиною nucleos означає ядро, a eidos — різновид. Знаючи це, поясніть визначення терміна «нуклід».

• Радіоактивний хімічний елемент Астат — найрідкісніший елемент з усіх, що трапляються в природі. Якщо зібрати весь Астат у земній корі, то отримаємо не більше за один грам.

• Радіоактивний радон використовують у медичній практиці, зокрема для лікування злоякісних пухлин.

Висновки

1. Різновид атомів з певним числом протонів та нейтронів називають нуклідом. Якщо нукліди містять однакове число протонів, тобто є нуклідами одного хімічного елемента, то такі нукліди називають ізотопами. Різні нукліди позначають, указуючи масове число поряд із символом елемента, а нукліди Пдрогену мають власні назви: Протій, Дейтерій, Тритій.

2. Кожний нуклід описують характеристиками: протонне число Z — число протонів у ядрі, нейтронне число N— число нейтронів у ядрі, масове число А — нуклонне число, яке дорівнює сумі протонного й нейтронного чисел.

3. Кожний елемент може існувати у вигляді кількох нуклідів. Нукліди, що трапляються в природі називають природними. Нукліди, що можуть існувати нескінченно довго, називають стабільними, а нукліди, які з часом піддаються радіоактивному розпаду,— радіоактивними.

Контрольні запитання

1. Дайте визначення понять «нуклід» та «ізотоп».

2. Чим відрізняються стабільні й нестабільні нукліди? Наведіть приклади стабільних і нестабільних нуклідів.

3. Ізотопи відрізняються один від одного: а) числом протонів; 6) числом нейтронів; в) числом електронів.

4. Як визначити число протонів, нейтронів та електронів в атомі?

5. Назвіть ізотопи Гідрогену. Чим вони відрізняються?

Завдання для засвоєння матеріалу

1. Ядро атома хімічного елемента містить два протони й один нейтрон. Запишіть позначення цього атома: укажіть хімічний символ, порядковий номер і масове число.

2. Скільки протонів і нейтронів містять ядра vO, 14C, 117Cs?

3. Чим відрізняються за своїм складом ядра атомів нуклідів: а) Літію 6Li та 7Li; 6) Урану 235U та 239U?

4. Який нуклід Натрію містить таке саме число нейтронів, що й нуклід 24Mg?

5. Назвіть елементи, ядра атомів яких містять: а) 2 протони і 2 нейтрони; б) 15 протонів і 16 нейтронів; в) 35 протонів і 45 нейтронів. Напишіть позначення цих нуклідів.

6. Із наведеного переліку виберіть: а) ізотопи; 6) нукліди з однаковим нейтронним числом; в) нукліди з однаковим нуклонним числом. ’дО,

1Sc. 1^N. 1SC. 1SN-

7. Скільки різних видів молекул води може бути утворено з трьох нуклідів Гідрогену і трьох нуклідів Оксигену?

8. Відносна атомна маса Бору становить 10,81. Як ви вважаєте, у вигляді яких нуклідів існує Бор у природі?

9. Телур у Періодичній системі має менший номер, ніж Йод, проте його відносна атомна маса більша. Поясніть цей факт.

10*. Нестабільні нукліди піддаються радіоактивному розпаду, унаслідок чого виникає радіоактивне випромінювання. У додаткових джерелах знайдіть інформацію про види радіоактивного випромінювання та їх вплив на живі організми.

11*. У додаткових джерелах інформації знайдіть приклади використання ядерних реакцій у різних галузях людської діяльності. На яких процесах вони Грунтуються? Як впливають на довкілля? У який спосіб можна забезпечити захист від радіоактивного опромінення?

 

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Григорович

 

Категорія: Хімія

Автор: admin от 13-09-2016, 17:47, посмотрело: 6531