Използването на радиоактивни изотопи е кратко. Използването на радиоактивни изотопи и йонизиращо лъчение за диагностика и лечение на заболявания. Радиоактивни изотопи в медицината

Изотопите са вещества, които имат еднакъв брой протони в ядрото на атома, но различен брой неутрони.

Изотопите не са включени в периодичната таблица, тъй като техните свойства почти не се различават от свойствата на основното вещество. Използвайки примера на такъв химичен елемент като кислород, нека обясним - ако един или повече неутрони се добавят към ядрото на кислороден атом в резултат на ядрена реакция, тогава кислородът все още ще остане кислород, само че ще бъде изотоп на кислород.

И ако добавим още един протон към ядрото на кислородния атом, получаваме не изотоп, а друг химичен елемент. Например флуор - ако добавим един протон, или неон, ако добавим два протона.

В момента науката познава повече от две хиляди изотопа.

Изотопите са радиоактивни, тоест ядрата на техните атоми са нестабилни и излъчват частици, което означава, че се разпадат. Но някои радиоактивни изотопи се разпадат толкова бавно (милиони години), че също могат да се считат за стабилни.

Химичният елемент водород има два изотопа и двата имат свои имена. Никой друг химичен елемент няма изотопи със собствено име.

Обикновен водород или още наричан протий.

Изотоп на водорода с два неутрона, той се нарича деутерий и се обозначава с буквата D. Деутерият образува тежка вода D 2 O.

Изотоп на водорода с три неутрона, той се нарича тритий и се обозначава с буквата Т.

Учените са установили, че във всеки химичен елемент, който се среща в природата, неговият изотоп също присъства в известно количество. Например, водородът винаги съдържа около 0,017% деутерий.

Приложение на изотопите в медицината.

С помощта на изотопи е изследван процесът на метаболизъм в организмите. Изследването е проведено с помощта на „маркирани атоми“. Същността на метода е, че в тялото се въвежда малка, безопасна доза изотопи. Освен това метаболитните процеси се изучават въз основа на тяхното движение заедно с основното вещество. В медицината изотопите се използват и за диагностика и терапия.

Например, радиоактивен натриев изотоп се използва за изследване на кръвообращението, а радиоактивен йод се използва за определяне на болестта на Грейвс, където е необходимо да се наблюдават йодните отлагания в щитовидната жлеза. В този случай диагностичният метод и терапията са същите, тъй като големи дози радиоактивен йод могат частично да унищожат необичайно развиващите се тъкани. А за лечение на рак се използва твърдо кобалтово гама-лъчение, което се нарича още кобалтов пистолет.

„Как да изградим ефективна система за обучение“
Абонирайте се сега - въведете своя имейл

Изотопите, особено радиоактивните изотопи, имат много приложения. В табл 1.13 предоставя избрани примери за някои индустриални приложения на изотопи. Всяка техника, спомената в тази таблица, се използва и в други индустрии. Например, техниката за определяне на изтичане на вещество с помощта на радиоизотопи се използва: в производството на напитки за определяне на изтичане от резервоари за съхранение и тръбопроводи; в изграждането на инженерни съоръжения за

Таблица 1.13. Някои употреби на радиоизотопи

определяне на теч от подземни водопроводи; в енергетиката за откриване на течове от топлообменници в електроцентрали; в петролната индустрия за откриване на течове от подземни нефтопроводи; в службата за контрол на отпадни води и канализация за установяване на течове от главни канализационни колектори.

Изотопите също се използват широко в научните изследвания. По-специално те се използват за определяне на механизмите на химичните реакции. Като пример посочваме използването на вода, белязана със стабилния кислороден изотоп 180, за изследване на хидролизата на естери като етилацетат (вижте също раздел 19.3). С помощта на масспектрометрия за откриване на изотопа 180 беше установено, че по време на хидролизата кислородният атом от водната молекула се прехвърля в оцетна киселина, а не в етанол

Радиоизотопите се използват широко като белязани атоми в биологичните изследвания. За да се проследят метаболитните пътища в живите системи, се използват радиоизотопи въглерод-14, тритий, фосфор-32 и сяра-35. Например, усвояването на фосфор от растенията от почвата, третирана с торове, може да се наблюдава с помощта на торове, които съдържат добавка на фосфор-32.

Лъчетерапия.

Йонизиращото лъчение може да унищожи живите тъкани. Тъканите на злокачествените тумори са по-чувствителни към радиация от здравите тъкани. Това прави възможно лечението на рак с помощта на -лъчи, излъчвани от източник, който използва радиоактивния изотоп кобалт-60. Лъчението е насочено към областта на тялото на пациента, засегната от тумора; Сеансът на лечение продължава няколко минути и се повтаря ежедневно в продължение на 2-6 седмици. По време на сеанса всички останали части от тялото на пациента трябва да бъдат внимателно покрити с непропусклив за радиация материал, за да се предотврати разрушаването на здравата тъкан.

Определяне на възрастта на проби с помощта на радиовъглерод.

Малка част от въглеродния диоксид в атмосферата съдържа радиоактивен изотоп. Растенията абсорбират този изотоп по време на фотосинтеза. Следователно, тъканите на всички

растенията и животните също съдържат този изотоп. Живите тъкани имат постоянно ниво на радиоактивност, тъй като намаляването му поради радиоактивно разпадане се компенсира от постоянния приток на радиоактивен въглерод от атмосферата. Въпреки това, веднага щом настъпи смъртта на растение или животно, потокът от радиовъглерод в тъканите му спира. Това води до постепенно намаляване на нивото на радиоактивност в мъртвата тъкан.

Радиоактивността на изотопа се дължи на -разпад

Радиовъглеродният метод на геохронологията е разработен през 1946 г. от U.F. Либи, който получи Нобелова награда за химия за него през 1960 г. Този метод сега се използва широко от археолози, антрополози и геолози за датиране на проби на възраст до 35 000 години. Точността на този метод е приблизително 300 години. Най-добри резултати се получават при определяне на възрастта на вълна, семена, черупки и кости. За да се определи възрастта на пробата, активността на p-лъчение (брой разпади за минута) се измерва на 1 g въглерод, съдържащ се в нея. Това позволява да се определи възрастта на пробата с помощта на кривата на радиоактивно разпадане на изотопа.

Времето на полуразпад е 5700 години. Живата тъкан в активен контакт с атмосферата има активност от 15,3 дисперсии/мин на 1 g въглерод. Въз основа на тези данни трябва:

а) определете константата на разпадане за

б) построете крива на разпадане за

в) изчислете възрастта на кратера на езерото Орегон в САЩ), който е с вулканичен произход. Установено е, че дърво се е обърнало по време на

Изригването, довело до появата на езерото, има активност от 6,5 дисперсии/мин на 1 g въглерод.

а) Константата на разпадане може да се намери от уравнението

b) Кривата на затихване е графика на активността спрямо времето. Данните, необходими за построяване на тази крива, могат да бъдат изчислени чрез познаване на полуживота и първоначалната активност на пробата (активност на живата тъкан); тези данни са дадени в табл. 1.14. Кривата на разпадане е показана на фиг. 1.32.

c) Възрастта на езерото може да се определи с помощта на крива на разпадане (вижте пунктираните линии на фиг. 1.32). Тази възраст е 7000 години.

Таблица 1.14. Данни за конструиране на крива на радиоактивно разпадане на въглерод, използвани при определяне на възрастта на пробите

Ориз. 1.32. Крива на радиоактивно разпадане на изотоп

Много скали на Земята и Луната съдържат радиоизотопи с период на полуразпад от порядъка на години. Чрез измерване и сравняване на относителното съдържание на тези радиоизотопи с относителното съдържание на техните разпадни продукти в проби от такива скали може да се определи тяхната възраст. Трите най-важни метода на геохронологията се основават на определяне на относителното изобилие на изотопи (години на полуразпад). (години на полуразпад) и (години на полуразпад).

Метод за датиране с калий и аргон.

Минерали като слюда и някои фелдшпати съдържат малки количества от радиоизотоп калий-40. Той се разпада чрез улавяне на електрони и превръщане в аргон-40:

Възрастта на пробата се определя въз основа на изчисления, които използват относителното съдържание на калий-40 в пробата в сравнение с аргон-40.

Метод за датиране с рубидий и стронций.

Някои от най-старите скали на Земята, като гранити от западния бряг на Гренландия, съдържат рубидий. Приблизително една трета от всички рубидиеви атоми са радиоактивен рубидий-87. Този радиоизотоп се разпада до стабилния изотоп стронций-87. Изчисленията, базирани на използването на данни за относителното съдържание на изотопи на рубидий и стронций в проби, позволяват да се определи възрастта на такива скали.

Метод за датиране с помощта на уран и олово.

Изотопите на урана се разпадат на изотопи на оловото. Възрастта на минерали като апатита, които съдържат уранови примеси, може да се определи чрез сравняване на съдържанието на определени изотопи на уран и олово в техните проби.

И трите описани метода са използвани за датиране на земни скали. Получените данни показват, че възрастта на Земята е години. Тези методи са използвани и за определяне на възрастта на лунни скали, донесени на Земята от космически мисии. Възрастта на тези породи варира от 3,2 до години.

Получаване и приложение на радиоактивни изотопи Студент от група 1 BC Galtsova Vlada

ИЗОТОПИТЕ са разновидности на един и същ химичен елемент, които са сходни по своите физикохимични свойства, но имат различни атомни маси. Атомът на всеки химичен елемент се състои от положително заредено ядро ​​и облак от отрицателно заредени електрони около него (виж също АТОМНО ЯДРО). Позицията на химичния елемент в периодичната таблица на Менделеев (нейният пореден номер) се определя от заряда на ядрото на неговите атоми. Следователно изотопите се наричат ​​разновидности на един и същ химичен елемент, чиито атоми имат еднакъв ядрен заряд (и следователно практически еднакви електронни обвивки), но се различават по стойности на ядрената маса. Според образния израз на Ф. Соди, атомите на изотопите са еднакви „отвън“, но различни „отвътре“.

История на откриването на изотопите Първото доказателство, че вещества с еднакво химично поведение могат да имат различни физични свойства, е получено от изследването на радиоактивни трансформации на атоми на тежки елементи. През 1906-07 г. се оказва, че продуктът на радиоактивното разпадане на урана - йоний и продуктът на радиоактивно разпадане на торий - радиоторий, имат същите химични свойства като тория, но се различават от него по атомна маса и характеристики на радиоактивно разпадане. През 1932 г. е открит неутронът – частица, която няма заряд, с маса, близка до масата на ядрото на водороден атом – протон, и е създаден протонно-неутронен модел на ядрото. В резултат на това науката установи окончателната съвременна дефиниция на понятието изотопи

Производство на радиоактивни изотопи Радиоактивните изотопи се произвеждат в ядрени реактори и ускорители на частици

Приложение на радиоактивни изотопи биология медицина селскостопанска археология индустрия

Радиоактивни изотопи в биологията. Едно от най-забележителните изследвания, проведени с помощта на „маркирани атоми“, е изследването на метаболизма в организмите.

Радиоактивни изотопи в медицината За диагностика и за терапевтични цели. Радиоактивният натрий се използва за изследване на кръвообращението. Йодът се отлага интензивно в щитовидната жлеза, особено при болестта на Грейвс.

Радиоактивни изотопи във фермата Облъчване на семена от растения (памук, зеле, репички). Радиацията причинява мутации в растенията и микроорганизмите.

Радиоактивни изотопи в археологията Интересно приложение за определяне на възрастта на древни предмети от органичен произход (дърво, въглен). Този метод се използва за определяне на възрастта на египетските мумии и останките от праисторически пожари.

Радиоактивни изотопи в промишлеността Метод за наблюдение на износването на бутални пръстени в двигатели с вътрешно горене. Позволява да се прецени дифузията на метали и процеси в доменни пещи

Атомният ледоразбивач "Ленин" Създаден през 1959 г. Проверка на мощността на радиационната доза в своите помещения.

Работа с радиоактивни вещества с манипулатор

"Етер" - радиоизотопен преобразувател за захранване на устройства, намиращи се в открития космос и морето

Изследване на заварки с помощта на γ-лъчение. Облъчване на селскостопански продукти за повишаване на добива им

Разпределение на добавения радиоактивен фосфор към торовете в листата на доматите Жабка за работа с радиоактивни вещества.

Устройство за гама терапия. Изследване на щитовидната жлеза с радиоактивен йод

Курсова работа

По темата: „Радиоактивност.

Приложение на радиоактивните изотопи в техниката"

Въведение

1. Видове радиоактивни лъчения

2.Други видове радиоактивност

3. Алфа разпад

4. Бета разпад

5. Гама разпад

6. Законът за радиоактивното разпадане

7.Радиоактивни серии

8. Въздействие на радиоактивното лъчение върху човека

9. Използване на радиоактивни изотопи

Списък на използваната литература

Въведение

Радиоактивността е превръщането на атомните ядра в други ядра, придружено от излъчване на различни частици и електромагнитно излъчване. Оттук и името на явлението: на латински radio - излъчвам, activus - ефективен. Тази дума е измислена от Мария Кюри. Когато нестабилно ядро ​​- радионуклид - се разпадне, една или повече високоенергийни частици излитат от него с висока скорост. Потокът от тези частици се нарича радиоактивно излъчване или просто радиация.

рентгенови лъчи. Откриването на радиоактивността е пряко свързано с откритието на Рентген. Нещо повече, известно време те смятаха, че това са един и същи тип радиация. Късен 19 век Като цяло той беше богат на откриването на различни видове неизвестни преди това „излъчвания“. През 1880 г. английският физик Джоузеф Джон Томсън започва да изучава елементарни отрицателни носители на заряд; през 1891 г. ирландският физик Джордж Джонстън Стоуни (1826–1911) нарича тези частици електрони. Накрая през декември Вилхелм Конрад Рьонтген обяви откриването на нов вид лъчи, които той нарече рентгенови. И досега в повечето страни те се наричат ​​така, но в Германия и Русия е прието предложението на немския биолог Рудолф Алберт фон Кьоликер (1817–1905) лъчите да се наричат ​​рентгенови. Тези лъчи се създават, когато електрони, летящи бързо във вакуум (катодни лъчи), се сблъскат с препятствие. Известно е, че когато катодните лъчи ударят стъкло, то излъчва видима светлина - зелена луминесценция. Рентгенът открива, че в същото време от зеленото петно ​​на стъклото излизат други невидими лъчи. Това се случи случайно: в тъмна стая светеше съседен екран, покрит с бариев тетрацианоплатинат Ba (по-рано наричан бариев платинов сулфид). Това вещество произвежда ярка жълто-зелена луминесценция под въздействието на ултравиолетови и катодни лъчи. Но катодните лъчи не попаднаха на екрана и освен това, когато устройството беше покрито с черна хартия, екранът продължи да свети. Рентген скоро открива, че радиацията преминава през много непрозрачни вещества и причинява почерняване на фотографска плака, увита в черна хартия или дори поставена в метална кутия. Лъчите преминаха през много дебела книга, през дъска от смърч с дебелина 3 см, през алуминиева плоча с дебелина 1,5 см... Рентген осъзна възможностите на своето откритие: „Ако държите ръката си между газоразрядната тръба и екрана, той пише, "можете да видите тъмни сенки на кости на фона на по-светлите очертания на ръката." Това беше първото флуороскопско изследване в историята.

Откритието на Рентген моментално се разпространи по целия свят и удиви не само специалистите. В навечерието на 1896 г. в книжарница в германски град е изложена снимка на ръка. На него се виждаха кости на жив човек, а на един от пръстите имаше брачна халка. Беше рентгенова снимка на ръката на съпругата на Рьонтген. Първото съобщение на Рьонтген „За нов вид лъчи“ беше публикувано в „Докладите на Вюрцбургското физико-медицинско общество“ на 28 декември, веднага беше преведено и публикувано в различни страни, най-известното научно списание „Nature“, публикувано в Лондон публикува статията на Рьонтген на 23 януари 1896 г.

Новите лъчи започнаха да се изследват по целия свят; само за една година бяха публикувани над хиляда статии по тази тема. В болниците се появиха и рентгенови апарати с проста конструкция: медицинската употреба на новите лъчи беше очевидна.

Сега рентгеновите лъчи се използват широко (и не само за медицински цели) в целия свят.

Лъчи на Бекерел. Откритието на Рьонтген скоро доведе до също толкова забележително откритие. Направен е през 1896 г. от френския физик Антоан Анри Бекерел. На 20 януари 1896 г. той присъства на заседание на Академията, на което физикът и философ Анри Поанкаре говори за откритието на Рентген и демонстрира рентгенови снимки на човешка ръка, направени във Франция. Поанкаре не се ограничава да говори за нови лъчи. Той предположи, че тези лъчи са свързани с луминесценция и може би винаги се появяват едновременно с този тип сияние, така че вероятно е възможно да се направи без катодни лъчи. Луминесценцията на вещества под въздействието на ултравиолетово лъчение - флуоресценция или фосфоресценция (през 19 век не е имало строго разграничение между тези понятия) е била позната на Бекерел: както баща му Александър Едмонд Бекерел (1820–1891), така и дядо му Антоан Сезар Бекерел (1788–1878) участват в него и двамата физици; Синът на Антоан Анри Бекерел, Жак, също стана физик, който „наследи“ катедрата по физика в Парижкия природонаучен музей; Бекерел оглавяваше тази катедра в продължение на 110 години, от 1838 до 1948 г.

Бекерел решава да провери дали рентгеновите лъчи са свързани с флуоресценцията. Някои уранови соли, например уранил нитрат UO 2 (NO 3) 2, показват ярка жълто-зелена флуоресценция. Такива вещества имаше в лабораторията на Бекерел, където той работеше. С уранови препарати е работил и баща му, който показал, че след спиране на слънчевата светлина блясъкът им изчезва много бързо – за по-малко от стотна от секундата. Никой обаче не е проверил дали това сияние е придружено от излъчване на други лъчи, които могат да преминават през непрозрачни материали, какъвто беше случаят с Рентген. Точно това Бекерел решава да провери след доклада на Поанкаре. На 24 февруари 1896 г., на седмичното заседание на Академията, той каза, че е взел фотографска плака, увита в два слоя дебела черна хартия, върху нея е поставил кристали от двоен калиев уранил сулфат K 2 UO 2 (SO 4) 2 2H2O и изложи всичко това за няколко часа на слънчева светлина, след което след проявяване на фотографската плака можете да видите малко замъглено очертание на кристалите върху нея. Ако между плочата и кристалите се постави монета или фигура, изрязана от калай, след проявяване върху плочата се появява ясно изображение на тези предмети.

Всичко това може да показва връзка между флуоресценцията и рентгеновото лъчение. Наскоро откритите рентгенови лъчи могат да се получат много по-просто - без катодни лъчи и необходимата за това вакуумна тръба и високо напрежение, но трябваше да се провери дали не се оказва, че урановата сол при нагряване на слънце отделя малко вид газ, който прониква под черната хартия и действа върху фотографската емулсия.За да изключи тази възможност, Бекерел постави лист стъкло между урановата сол и фотографската плака - той все още свети. „Оттук“, Бекерел завърши краткото си съобщение, „можем да заключим, че светещата сол излъчва лъчи, които проникват през черната хартия, непрозрачна за светлината, и възстановяват сребърните соли във фотографската плака.“ Сякаш Поанкаре беше прав и рентгеновите лъчи от рентгеновите лъчи могат да се получат по съвсем различен начин.

Бекерел започва да провежда много експерименти, за да разбере по-добре условията, при които се появяват лъчите, които осветяват фотографска плака, и да изследва свойствата на тези лъчи. Между кристалите и фотоплочата той поставя различни вещества - хартия, стъкло, алуминий, мед и оловни пластини с различна дебелина. Резултатите са същите като получените от Рентген, което също може да послужи като аргумент в полза на сходството на двете лъчения. Освен с пряка слънчева светлина, Бекерел осветява урановата сол със светлина, отразена от огледало или пречупена от призма. Той разбра, че резултатите от всички предишни експерименти по никакъв начин не са свързани със слънцето; всичко, което имаше значение, беше колко дълго урановата сол е била близо до фотографската плака. На следващия ден Бекерел докладва за това на заседание на Академията, но, както по-късно се оказа, той направи погрешно заключение: той реши, че урановата сол, поне веднъж „заредена“ в светлината, след това е способна да излъчва невидими проникващи лъчи за дълго време.

До края на годината Бекерел публикува девет статии по тази тема, в една от които пише: „Различни уранови соли бяха поставени в оловна кутия с дебели стени... Защитени от действието на всяка известна радиация, тези вещества продължиха да излъчва лъчи, преминаващи през стъкло и черна хартия..., за осем месеца.”

Тези лъчи идват от всяко съединение на уран, дори и тези, които не светят на слънце. Излъчването от металния уран се оказва още по-силно (около 3,5 пъти). Става очевидно, че радиацията, макар и подобна в някои проявления на рентгеновите лъчи, има по-голяма проникваща способност и по някакъв начин е свързана с урана, така че Бекерел започва да я нарича „уранови лъчи“.

Бекерел също открива, че „урановите лъчи“ йонизират въздуха, което го прави проводник на електричество. Почти едновременно, през ноември 1896 г., английските физици Дж. Дж. Томсън и Ърнест Ръдърфорд (откриват йонизацията на въздуха под въздействието на рентгенови лъчи. За да измери интензитета на радиацията, Бекерел използва електроскоп, в който най-леките златни листа, окачени на краищата си и заредени електростатично, отблъскват и свободните им краища се разминават.Ако въздухът провежда ток, зарядът се оттича от листата и те падат - толкова по-бързо, толкова по-висока е електропроводимостта на въздуха и следователно, толкова по-голям е интензитетът на излъчване.

Остава въпросът как едно вещество излъчва непрекъснато лъчение, което не отслабва в продължение на много месеци без доставка на енергия от външен източник.Самият Бекерел пише, че не е в състояние да разбере откъде уранът получава енергията, която непрекъснато излъчва. По този въпрос са изказани различни хипотези, понякога доста фантастични. Например английският химик и физик Уилям Рамзи пише: „... физиците бяха объркани откъде може да дойде неизчерпаемият запас от енергия в урановите соли. Лорд Келвин беше склонен да предположи, че уранът служи като вид капан, който улавя иначе неоткриваема лъчиста енергия, достигаща до нас през космоса, и я превръща в такава форма, че да я направи способна да произвежда химически ефекти.

Бекерел не можа нито да приеме тази хипотеза, нито да излезе с нещо по-правдоподобно, нито да изостави принципа за запазване на енергията. Всичко завършва с това, че за известно време той напълно се отказва от работата с уран и се заема с разделянето на спектрални линии в магнитно поле. Този ефект е открит почти едновременно с откриването на Бекерел от младия холандски физик Питер Зееман и е обяснен от друг холандец, Хендрик Антон Лоренц.

Общинска образователна институция "Средно училище Побединская" Шегарски район, Томска област

ДЪРЖАВНА (ОКОНЧАТЕЛНА) АТЕСТАЦИЯ НА ЗАВЪРШИЛИТЕ IX КЛАС

РЕЗЮМЕ ПО ФИЗИКА

ФЕНОМЕН РАДИОАКТИВНОСТ. НЕГОВОТО ЗНАЧЕНИЕ В НАУКАТА, ТЕХНОЛОГИЯТА, МЕДИЦИНАТА

Завършено:Дадаев Аслан, ученик от 9 клас

Ръководител:Гагарина Любов Алексеевна, учител по физика

Победа 2010 г

1. Въведение………………………………………………………………...стр. 1

2. Феноменът на радиоактивността………..………………………..стр. 2

2.1. Откриване на радиоактивност……………………………………………………….стр. 2

2.2. Източници на радиация……………………………………………………….. стр. 6

3. Производство и използване на радиоактивни изотопи……………..стр.8

3.1. Използване на изотопи в медицината……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3.2. Радиоактивни изотопи в селското стопанство………………стр.10

3.3. Радиационна хронометрия……………………………………стр.11

3.4. Приложение на радиоактивните изотопи в промишлеността...стр.12

3.5. Използването на изотопи в науката……………………………...стр.12

4. Заключение……………………………………………………………...стр. 13

5. Литература…………………………………………………………..стр. 14

ВЪВЕДЕНИЕ

Идеята за атомите като неизменни малки частици материя беше разрушена от откриването на електрона, както и от феномена на естествения радиоактивен разпад, открит от френския физик А. Бекерел. Значителен принос в изследването на това явление направиха изключителните френски физици Мария Склодовска-Кюри и Пиер Кюри.

Естествената радиоактивност съществува от милиарди години и е буквално навсякъде. Йонизиращото лъчение е съществувало на Земята много преди възникването на живота на нея и е присъствало в космоса преди появата на самата Земя. Радиоактивните материали са част от Земята от нейното раждане. Всеки човек е леко радиоактивен: в тъканите на човешкото тяло един от основните източници на естествена радиация са калият - 40 и рубидият - 87, и няма начин да се отървете от тях.

Провеждайки ядрени реакции чрез бомбардиране на ядрата на алуминиевите атоми с a-частици, известните френски физици Фредерик и Ирен Кюри-Жолио успяват да създадат изкуствено радиоактивни ядра през 1934 г. Изкуствената радиоактивност принципно не се различава от естествената радиоактивност и се подчинява на същите закони.

В момента изкуствените радиоактивни изотопи се произвеждат по различни начини. Най-често срещаното е облъчването на мишена (бъдещо радиоактивно лекарство) в ядрен реактор. Възможно е да се облъчи мишена със заредени частици в специални инсталации, където частиците се ускоряват до високи енергии.

Мишена:разберете в кои области на живота се използва явлението радиоактивност.

Задачи:

· Изучаване на историята на откриването на радиоактивността.

· Разберете какво се случва с дадено вещество по време на радиоактивно излъчване.

· Разберете как да получите радиоактивни изотопи и къде ще бъдат използвани.

· Развиване на умения за работа с допълнителна литература.

· Извършете компютърно представяне на материала.

ГЛАВНА ЧАСТ

2.Явлението радиоактивност

2.1.Откриване на радиоактивност

История радиоактивностзапочва с работата на френския физик Анри Бекерел върху луминесценцията и рентгеновите лъчи през 1896 г.

Откриването на радиоактивността, най-поразителното доказателство за сложната структура на атома .

Коментирайки откритието на Рентген, учените изказват хипотезата, че рентгеновите лъчи се излъчват по време на фосфоресценция, независимо от наличието на катодни лъчи. А. Бекерел решава да провери тази хипотеза. Опаковайки фотографската плака в черна хартия, той постави върху нея метална пластина със странна форма, покрита със слой уранова сол. След като я излага на слънчева светлина в продължение на четири часа, Бекерел проявява фотографската плака и вижда върху нея точния силует на метална фигура. Той повтори експериментите с големи вариации, като получи отпечатъци от монета и ключ. Всички експерименти потвърдиха тестваната хипотеза, която Бекерел докладва на 24 февруари на заседание на Академията на науките. Бекерел обаче не спира експериментите, подготвяйки все нови и нови варианти.

Анри Бекерел Велхелм Конрад Рьонтген

На 26 февруари 1896 г. времето над Париж се влошава и подготвените фотографски плаки с парчета уранова сол трябва да бъдат поставени в тъмно чекмедже на бюрото, докато слънцето се покаже. Той се появи над Париж на 1 март и експериментите можеха да продължат. Вземайки записите, Бекерел решава да ги развие. След като разработи плочите, ученият видя върху тях силуети на проби от уран. Без да разбира нищо, Бекерел решава да повтори произволния експеримент.

Той постави две плочи в светлоустойчива кутия, изсипа върху тях уранова сол, като първо постави стъкло върху едната от тях и алуминиева плоча върху другата. Всичко това е в тъмна стая в продължение на пет часа, след което Бекерел проявява фотографските плаки. И добре, силуетите на мострите отново се виждат ясно. Това означава, че някои лъчи се образуват в уранови соли. Приличат на рентгенови лъчи, но откъде идват? Едно е ясно: няма връзка между рентгеновите лъчи и фосфоресценцията.

Той докладва това на заседание на Академията на науките на 2 март 1896 г., като напълно обърква всички нейни членове.

Бекерел установи също, че интензитетът на радиацията от една и съща проба не се променя с течение на времето и че новата радиация е в състояние да разреди наелектризирани тела.

Мнозинството от членовете на Парижката академия, след следващия доклад на Бекерел на срещата на 26 март, вярват, че той е прав.

Явлението, открито от Бекерел, се нарича радиоактивност,по предложение на Мария Склодовска-Кюри.

Мария Склодовска – Кюри

Радиоактивност - способността на атомите на някои химични елементи да излъчват спонтанно.

През 1897 г. Мария, докато преследва докторската си дисертация, след като избра тема за изследване - откриването на Бекерел (Пиер Кюри посъветва съпругата си да избере тази тема), реши да намери отговора на въпроса: какъв е истинският източник на уран радиация? За тази цел тя решава да изследва голям брой проби от минерали и соли и да разбере дали само уранът има свойството да излъчва. Работейки с проби от торий, тя открива, че подобно на урана той произвежда същите лъчи и приблизително със същия интензитет. Това означава, че това явление се оказва свойство не само на урана и трябва да получи специално име. Уранът и торият се наричат ​​радиоактивни елементи. Работата продължи с нови минерали.

Пиер, като физик, усеща важността на работата и, временно напускайки изучаването на кристали, започва да работи заедно със съпругата си. В резултат на тази съвместна работа бяха открити нови радиоактивни елементи: полоний, радий и др.

През ноември 1903 г. Кралското общество присъжда на Пиер и Мария Кюри една от най-високите научни награди на Англия - медала на Дейви.

На 13 ноември Кюри и Бекерел получават телеграма от Стокхолм, в която се съобщава, че тримата са удостоени с Нобелова награда за физика за своите изключителни открития в областта на радиоактивността.

Работата, започната от Кюри, е подета от техните ученици, сред които са дъщерята Ирен и зетят Фредерик Жолио, които стават лауреати на Нобелова награда за откритието през 1935 г. изкуствена радиоактивност .

Ирен и Фредерик Кюри - Жолио

английски физици Е. РъдърфордИ Ф. СодиДоказано е, че при всички радиоактивни процеси протичат взаимни трансформации на атомните ядра на химичните елементи. Изследване на свойствата на радиацията, съпровождаща тези процеси в магнитни и електрически полета, показа, че тя се разделя на a-частици, b-частици и g-лъчи (електромагнитно излъчване с много къса дължина на вълната).

Е. Ръдърфорд Ф. Соди

Известно време по-късно, в резултат на изучаване на различни физически характеристики и свойства на тези частици (електрически заряд, маса и т.н.), беше възможно да се установи, че частицата b е електрон, а частицата a е напълно йонизиран атом на химичният елемент хелий (т.е. атом хелий, който е загубил и двата си електрона).

Освен това се оказа, че радиоактивносте способността на някои атомни ядра спонтанно да се трансформират в други ядра с излъчване на частици.

Например бяха открити няколко разновидности на уранови атоми: с ядрени маси приблизително равни на 234 amu, 235 amu, 238 amu. и 239 amu Освен това всички тези атоми имаха еднакви химични свойства. Те влизат в химични реакции по един и същи начин, образувайки същите съединения.

Някои ядрени реакции произвеждат силно проникваща радиация. Тези лъчи проникват през слой олово с дебелина няколко метра. Това излъчване е поток от неутрално заредени частици. Тези частици са наименувани неутрони.

Някои ядрени реакции произвеждат силно проникваща радиация. Тези лъчи се предлагат в различни видове и имат различна проникваща способност. Например, неутронен поток прониква през слой олово с дебелина няколко метра.

2.2. Източници на радиация

Радиацията е многобройна и разнообразна, но можем да различим около седем основните му източници.

Първият източнике нашата Земя. Това излъчване се обяснява с наличието на радиоактивни елементи в Земята, чиято концентрация варира в широки граници на различните места.

Вторият източникрадиация - пространство, откъдето поток от високоенергийни частици постоянно пада върху Земята. Източници на космическа радиация са звездни експлозии в Галактиката и слънчеви изригвания.

Трети източникРадиацията е радиоактивен естествен материал, използван от човека за изграждане на жилищни и промишлени помещения. Средно мощността на дозата вътре в сградите е с 18% - 50% по-голяма от тази навън. Човек прекарва три четвърти от живота си на закрито. Човек, постоянно пребиваващ в стая, изградена от гранит, може да получи - 400 мрема/година, от червена тухла – 189 мрема/година, от бетон – 100 мрема/година, от дърво – 30 мрема/година.

ЧетвъртоИзточникът на радиоактивност е малко известен на населението, но не по-малко опасен. Това са радиоактивни материали, които хората използват в ежедневните си дейности.

Мастилата за отпечатване на банкови чекове включват радиоактивен въглерод, който осигурява лесно идентифициране на фалшиви документи.

Уранът се използва за производство на боя или емайл върху керамика или бижута.

Уранът и торият се използват в производството на стъкло.

Изкуствените порцеланови зъби са подсилени с уран и церий. В същото време радиацията на лигавиците в близост до зъбите може да достигне 66 rem/година, докато годишната скорост за цялото тяло не трябва да надвишава 0,5 rem (т.е. 33 пъти повече)

Телевизионният екран излъчва 2-3 мрем/година на човек.

Петоизточник – предприятия за транспортиране и преработка на радиоактивни материали.

ШестоИзточник на радиация са атомните електроцентрали. В атомните електроцентрали,

В допълнение към твърдите отпадъци има и течни (замърсена вода от охлаждащите вериги на реактора) и газообразни отпадъци, съдържащи се във въглеродния диоксид, използван за охлаждане.

СедмоИзточник на радиоактивно лъчение са медицински съоръжения. Въпреки обичайното им използване в ежедневната практика, опасността от радиация от тях е много по-голяма, отколкото от всички гореописани източници и понякога достига десетки ремове. Един от често срещаните диагностични методи е рентгенов апарат. И така, с радиография на зъбите - 3 rem, с флуороскопия на стомаха - същото, с флуорография - 370 mrem.

Какво се случва с материята по време на радиоактивно излъчване?

Първо, удивителната последователност, с която радиоактивните елементи излъчват радиация. В течение на дни, месеци, години интензивността на радиацията не се променя забележимо. Не се влияе от нагряване или повишено налягане; химичните реакции, в които е влязъл радиоактивният елемент, също не оказват влияние върху интензивността на радиацията.

Второ, радиоактивността е придружена от освобождаване на енергия и тя се освобождава непрекъснато в продължение на няколко години. Откъде идва тази енергия? Когато дадено вещество стане радиоактивно, то претърпява някои дълбоки промени. Предполагаше се, че самите атоми претърпяват трансформации.

Наличието на еднакви химични свойства означава, че всички тези атоми имат еднакъв брой електрони в електронната обвивка и следователно еднакви ядрени заряди.

Ако зарядите на атомните ядра са еднакви, тогава тези атоми принадлежат към един и същ химичен елемент (въпреки разликите в техните маси) и имат един и същ атомен номер в таблицата D.I. Менделеев. Наричат ​​се разновидности на един и същи химичен елемент, които се различават по масата на атомните ядра изотопи .

3. Производство и използване на радиоактивни изотопи

Радиоактивните изотопи, открити в природата, се наричат естествено. Но много химични елементи се срещат в природата само в стабилно (т.е. радиоактивно) състояние.

През 1934 г. френските учени Ирен и Фредерик Жолио-Кюри откриват, че радиоактивните изотопи могат да бъдат създадени изкуствено в резултат на ядрени реакции. Тези изотопи бяха наречени изкуствени .

Ядрените реактори и ускорителите на частици обикновено се използват за производство на изкуствени радиоактивни изотопи. Има индустрия, специализирана в производството на такива елементи.

Впоследствие са получени изкуствени изотопи на всички химични елементи. Понастоящем са известни общо около 2000 радиоактивни изотопа, като 300 от тях са естествени.

В момента радиоактивните изотопи се използват широко в различни области на научната и практическа дейност: технологии, медицина, селско стопанство, комуникации, военни и някои други. В този случай т.нар метод на тагирани атоми.

3.1. Използване на изотопите в медицината

Приложение на изотопите Едно от най-забележителните изследвания, проведени с помощта на „маркирани атоми“, е изследването на метаболизма в организмите.

С помощта на изотопи са разкрити механизмите на развитие (патогенезата) на редица заболявания; Те се използват и за изследване на метаболизма и диагностика на много заболявания.

Изотопите се въвеждат в човешкото тяло в изключително малки количества (безопасни за здравето) и не са в състояние да причинят патологични промени. Те се разпределят неравномерно в тялото чрез кръвта. Радиацията, получена по време на разпадането на изотоп, се записва от инструменти (специални броячи на частици, фотография), разположени в близост до човешкото тяло. В резултат на това можете да получите изображение на всеки вътрешен орган. От това изображение можете да прецените размера и формата на този орган, повишената или намалена концентрация на изотопа в

различните му части. Можете също така да оцените функционалното състояние (т.е. работата) на вътрешните органи чрез скоростта на натрупване и елиминиране на радиоизотопа.

По този начин състоянието на сърдечната циркулация, скоростта на кръвния поток и изображението на сърдечните кухини се определят с помощта на съединения, включително изотопи на натрий, йод и технеций; изотопи на технеций и ксенон се използват за изследване на белодробната вентилация и заболявания на гръбначния мозък; макроагрегати от човешки серумен албумин с йоден изотоп се използват за диагностициране на различни възпалителни процеси в белите дробове, техните тумори и различни заболявания на щитовидната жлеза.

Използване на изотопи в медицината

Концентрационната и отделителната функция на черния дроб се изследва с помощта на бенгалска розова боя с изотоп на йод и злато. Изображенията на червата и стомаха се получават с помощта на изотоп на технеций; далакът се получава с помощта на червени кръвни клетки с изотоп на технеций или хром; Болестите на панкреаса се диагностицират с помощта на изотоп на селен. Всички тези данни ни позволяват да поставим правилна диагноза на заболяването.

С помощта на метода „белязани атоми“ също се изследват различни аномалии във функционирането на кръвоносната система и се откриват тумори (тъй като в тях се натрупват някои радиоизотопи). Благодарение на този метод е установено, че за относително кратко време човешкото тяло се обновява почти напълно. Единственото изключение е желязото, което е част от кръвта: то започва да се абсорбира от тялото от храната само когато резервите му са изчерпани.

При избора на изотоп важни въпроси включват чувствителността на метода за изотопен анализ, както и вида на радиоактивното разпадане и енергията на излъчване.

В медицината радиоактивните изотопи се използват не само за диагностика, но и за лечение на някои заболявания, като рак, болест на Грейвс и др.

Поради използването на много малки дози радиоизотопи, радиационното излагане на тялото по време на лъчева диагностика и лечение не представлява опасност за пациентите.

3.2. Радиоактивни изотопи в селското стопанство

Радиоактивните изотопи се използват все повече в селско стопанство. Облъчването на семена от растения (памук, зеле, репички и др.) с малки дози гама лъчи от радиоактивни лекарства води до забележимо увеличение на добива. Големите дози радиация причиняват мутации в растенията и микроорганизмите, което в някои случаи води до появата на мутанти с нови ценни свойства ( избор на радио). Така са създадени ценни сортове пшеница, боб и други култури и са получени високопродуктивни микроорганизми, използвани в производството на антибиотици.

Гама-лъчението от радиоактивни изотопи се използва и за борба с вредните насекоми и за консервиране на храни. „Маркованите атоми“ се използват широко в селскостопанската технология. Например, за да разберете кой фосфорен тор се усвоява по-добре от растението, различни торове се етикетират с радиоактивен фосфор. Чрез след това изследване на растенията за радиоактивност е възможно да се определи количеството фосфор, което те са абсорбирали от различни видове торове.

Методът на радиоактивния въглерод е получил интересно приложение за определяне на възрастта на древни предмети от органичен произход (дърво, въглен, тъкани и др.). Растенията винаги съдържат бета радиоактивен изотоп на въглерода с период на полуразпад T = 5700 години. Образува се в земната атмосфера в малки количества от азот под въздействието на неутрони. Последните възникват поради ядрени реакции, причинени от бързи частици, които навлизат в атмосферата от космоса (космически лъчи). Свързвайки се с кислорода, този въглерод образува въглероден диоксид, който се абсорбира от растенията, а чрез тях и от животните.

Изотопите се използват широко за определяне на физичните свойства на почвата

и запаси от растителни хранителни елементи в него, за изучаване на взаимодействието на почвата и торовете, процесите на усвояване на хранителни вещества от растенията и навлизането на минерална храна в растенията през листата. Изотопите се използват за идентифициране на ефекта на пестицидите върху растителния организъм, което позволява да се определи концентрацията и времето на тяхното третиране на културите. С помощта на изотопния метод се изследват най-важните биологични свойства на селскостопанските култури (при оценка и подбор на разплоден материал) добив, ранно узряване и студоустойчивост.

IN животновъдствототе изучават физиологичните процеси, протичащи в тялото на животните, анализират фуража за съдържание на токсични вещества (малки дози от които трудно се определят чрез химични методи) и микроелементи. С помощта на изотопи се разработват техники за автоматизиране на производствените процеси, например отделяне на кореноплодни култури от камъни и буци пръст при жътва с комбайн на каменисти и тежки почви.

3.3.Радиационна хронометрия

Някои радиоактивни изотопи могат успешно да се използват за определяне на възрастта на различни вкаменелости ( радиационна хронометрия). Най-често срещаният и ефективен метод за радиационна хронометрия се основава на измерване на радиоактивността на органични вещества, причинена от радиоактивен въглерод (14C).

Изследванията показват, че за всеки грам въглерод във всеки организъм се случват 16 радиоактивни бета разпада на минута (по-точно 15,3 ± 0,1). След 5730 години във всеки грам въглерод ще се разпаднат само 8 атома в минута, след 11 460 години - 4 атома.

Един грам въглерод от млади горски проби излъчва около петнадесет бета частици в секунда. След смъртта на организма, неговото попълване с радиоактивен въглерод престава. Наличното количество от този изотоп намалява поради радиоактивността. Чрез определяне на процента на радиоактивен въглерод в органичните останки е възможно да се определи тяхната възраст, ако тя е в диапазона от 1000 до 50 000 и дори до 100 000 години.

Броят на радиоактивните разпади, т.е. радиоактивността на изследваните проби, се измерва с детектори за радиоактивно излъчване.

По този начин, чрез измерване на броя на радиоактивните разпадания на минута в определено тегловно количество от материала на изследваната проба и преизчисляване на това число на грам въглерод, можем да определим възрастта на обекта, от който е взета пробата. Този метод се използва за определяне на възрастта на египетски мумии, останки от праисторически пожари и др.

3.4. Приложение на радиоактивни изотопи в индустрията

Един пример е следният метод за наблюдение на износването на буталните пръстени в двигатели с вътрешно горене. Облъчвайки буталния пръстен с неутрони, те предизвикват ядрени реакции в него и го правят радиоактивен. Когато двигателят работи, частици от материала на пръстена влизат в смазочното масло. Чрез изследване на нивото на радиоактивност в маслото след определено време на работа на двигателя се определя износването на пръстена. Радиоактивните изотопи позволяват да се съди за дифузията на металите, за процесите в доменните пещи и др. Мощното гама-лъчение от радиоактивните препарати се използва за изследване на вътрешната структура на металните отливки с цел откриване на дефекти в тях.

Изотопите се използват и в оборудването за ядрена физика за производството на неутронни броячи, което позволява да се увеличи ефективността на броенето повече от 5 пъти, и в ядрената енергетика като модератори и абсорбери на неутрони.

3.5. Използване на изотопите в науката

Използването на изотопи в биологиядоведе до преразглеждане на предишните идеи за природата на фотосинтезата, както и за механизмите, които осигуряват асимилацията от растенията на неорганични вещества от карбонати, нитрати, фосфати и др. С помощта на изотопи движението на популациите в биосферата и индивиди в дадена популация, миграция на микроби, както и отделни съединения в тялото. Чрез въвеждане на етикет в организми с храна или чрез инжектиране беше възможно да се изследват скоростта и миграционните пътища на много насекоми (комари, мухи, скакалци), птици, гризачи и други малки животни и да се получат данни за размера на техните популации.

В района физиология и биохимия на растениятаС помощта на изотопите са решени редица теоретични и приложни проблеми: изяснени са пътищата на навлизане на минерали, течности и газове в растенията, както и ролята на различни химични елементи, включително микроелементи, в живота на растенията. По-специално е доказано, че въглеродът навлиза в растенията не само през листата, но и през кореновата система; пътищата и скоростите на движение на редица вещества от кореновата система към стъблото и листата и от тези органи до корените са установени.

В района физиология и биохимия на животните и човекаизследвани са скоростите на навлизане на различни вещества в техните тъкани (включително скоростта на вграждане на желязото в хемоглобина, фосфора в нервната и мускулната тъкан, калция в костите). Използването на „етикетирана“ храна доведе до ново разбиране за скоростите на усвояване и разпределение на хранителните вещества, тяхната „съдба“ в тялото и помогна да се наблюдава влиянието на вътрешни и външни фактори (гладуване, асфиксия, преумора и др.) върху метаболизма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изключителните френски физици Мария Склодовска-Кюри и Пиер Кюри, тяхната дъщеря Ирен и зет Фредерик Жолио и много други учени не само дадоха голям принос за развитието на ядрената физика, но бяха страстни борци за мир. Те извършиха значителна работа по мирното използване на атомната енергия.

В Съветския съюз работата по атомната енергия започва през 1943 г. под ръководството на изключителния съветски учен И. В. Курчатов. В трудните условия на безпрецедентна война съветските учени решават най-сложните научно-технически проблеми, свързани с овладяването на атомната енергия. На 25 декември 1946 г. под ръководството на И. В. Курчатов за първи път е извършена верижна реакция на континента Европа и Азия. Започва в Съветския съюз ера на мирния атом.

В хода на работата си установих, че радиоактивните изотопи, получени по изкуствен път, са намерили широко приложение в науката, технологиите, селското стопанство, промишлеността, медицината, археологията и други области. Това се дължи на следните свойства на радиоактивните изотопи:

· радиоактивното вещество непрекъснато излъчва определен вид частици и интензитетът им не се променя във времето;

· радиацията има известна проникваща способност;

· радиоактивността се съпровожда с отделяне на енергия;

· под въздействието на радиация могат да настъпят изменения в облъчваното вещество;

· радиацията може да бъде открита по различни начини: със специални броячи на частици, фотография и др.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ф.М. Дягилев „Из историята на физиката и живота на нейните създатели“ - М.: Образование, 1986 г.

2. А.С. Енохин, О.Ф. Кабардин и др., “Антология по физика” - М.: Образование, 1982 г.

3. P.S. Кудрявцев. “История на физиката” - М.: Образование, 1971.

4. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев „Физика 11 клас.“ - М.: Образование, 2004.

5. А.В. Перишкин, Е.В. Gutnik "Физика 9 клас." - М.: Дропла, 2005.

6. Интернет ресурси.

Преглед

за изпитно съчинение по физика „Явлението радиоактивност. Неговото значение в науката, технологиите, медицината."

Авторът вижда актуалността на избраната тема във възможността за използване на ядрената енергия за мирни цели. Радиоактивните изотопи, получени по изкуствен път, са намерили широко приложение в различни области на научната и практическа дейност: наука, технологии, селско стопанство, промишленост, медицина, археология и др.

Разделът „Въведение“ обаче не показва уместността и интереса на автора към избраната тема на резюмето.

Откриването на радиоактивността е обяснено по достъпен, логичен начин; изследвания, проведени с помощта на „маркирани атоми“.

Форматирането на резюмето не във всички случаи отговаря на изискванията:

· Страниците не са номерирани;

· Всеки раздел не се отпечатва от нова страница;

· В текста няма препратки към илюстрации;

· В раздела „Литература” не са изброени сайтове с интернет ресурси.

Като цяло, въпреки малките недостатъци в компилацията и дизайна, можем да кажем, че резюмето „Феноменът на радиоактивността. Значението му в науката, технологиите и медицината заслужава оценка „добър“.

Учител по физика, Общинска образователна институция "Средно училище Побединская": ___________/L.A. Гагарин/