ПЕДАГАГІЧНАЯ СКАРБОНКА
Химия · 8 класс · § 35
Открываем, наблюдаем, объясняем

§ 35. Изотопы. Явление радиоактивности

Почему атомы одного элемента бывают разной массы и устойчивости?

Обучающая модель4 смысловых раздела10 вопросов
Главный вопрос

Почему атомы одного элемента бывают разной массы и устойчивости?

Исследуем вместе

Изотопы: элемент сохраняется

Выбирай атом и наблюдай счётчики частиц. Цвета различают протоны, нейтроны и электроны.

Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.

01

Изотопы одного элемента

Изотопы — атомы одного элемента с одинаковым Z и разным числом нейтронов. Углерод-12, углерод-13 и углерод-14 имеют по шесть протонов, но 6, 7 и 8 нейтронов. Их массовые числа различаются.

У нейтральных атомов изотопов одинаковое число электронов и очень сходные химические свойства. Разница масс может влиять на скорости процессов, поэтому говорить о полной тождественности всех свойств было бы слишком строго.

ИзотопПротоныНейтроныA
C-126612
C-136713
C-146814

Изотопы различаются числом нейтронов при одинаковом Z. Их электронное строение и химические свойства очень сходны.

02

Почему средняя масса бывает дробной

Природный элемент может содержать несколько изотопов. Средняя масса зависит от массы каждого и его доли. В условной смеси 75 % атомов массой 35 u и 25 % массой 37 u среднее равно 35,5 u.

Это модель расчёта, а не точное описание всех природных образцов хлора. Среднее значение характеризует большую совокупность атомов. Отдельный атом не обязан иметь массу, равную среднему значению смеси.

Первый вклад

35 · 0,75 = 26,25

Второй вклад

37 · 0,25 = 9,25

Среднее

26,25 + 9,25 = 35,5

Средняя атомная масса зависит от изотопного состава. Дробное среднее не означает дробного числа нуклонов в ядре.

Периодическая система химических элементов

В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.

Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.

Электронные уровни натрия

Натрий: распределение электронов 2, 8, 1. Круги условно обозначают уровни и не являются траекториями электронов.

Pumbaa; исходная работа Greg Robson · Wikimedia Commons · CC BY-SA 2.0 UK. Без изменений.

03

Радиоактивность меняет ядро

Некоторые ядра неустойчивы и самопроизвольно превращаются с испусканием излучения. Это радиоактивность. При таких превращениях может измениться состав ядра, а значит и химический элемент; обычная химическая реакция ядра не перестраивает.

Не все изотопы радиоактивны: C-12 и C-13 стабильны, C-14 радиоактивен. Слово «изотоп» описывает соотношение Z и N, а слово «радиоактивный» — устойчивость ядра. Эти понятия нельзя заменять друг другом.

Признак / объектЧто означаетПояснение
Химическая реакцияМеняются связи и электронное окружениеЯдра сохраняются
Радиоактивное превращениеМеняется ядроВозможно появление другого элемента

Радиоактивность связана с неустойчивостью ядер. Наличие изотопов не означает обязательную радиоактивность элемента.

04

Период полураспада — свойство совокупности

За один период полураспада в большой совокупности остаётся примерно половина исходных радиоактивных ядер. За два — четверть, за три — восьмая часть. Это статистическая закономерность, а не расписание распада каждого отдельного атома.

Изотопы применяют как метки и для исследования возраста материалов. Метод выбирают по свойствам конкретного изотопа и объекта. Измерение распада требует профессиональных приборов и не сводится к наблюдению цвета или запаха вещества.

Начало

100 % исходных ядер.

Один период

Около 50 %.

Два периода

Около 25 %.

Три периода

Около 12,5 %.

Период полураспада описывает изменение большого числа ядер. Момент распада отдельного ядра заранее не задаётся.

Соберём главное

Шесть выводов

01Изотопы различаются числом нейтронов при одинаковом Z. Их электронное строение и химические свойства очень сходны.
02Средняя атомная масса зависит от изотопного состава. Дробное среднее не означает дробного числа нуклонов в ядре.
03Радиоактивность связана с неустойчивостью ядер. Наличие изотопов не означает обязательную радиоактивность элемента.
04Период полураспада описывает изменение большого числа ядер. Момент распада отдельного ядра заранее не задаётся.
05Средняя масса относится к совокупности изотопов. Она не требует существования атома с точно такой массой.
06Радиоактивные превращения отличаются от химических реакций. В них изменяется само ядро.
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
1. Изотопы одного элемента имеют одинаковое…
2. Чем различаются C-12 и C-14?
3. Сколько нейтронов у C-14 при Z=6?
4. Почему химические свойства изотопов очень сходны?
5. В смеси 75 % атомов имеют массу 35 u, а 25 % атомов — 37 u. Средняя масса атома равна…
6. Средняя масса смеси обязательно равна массе каждого атома?
7. Все ли изотопы радиоактивны?
8. Что меняется при радиоактивном превращении?
9. После двух периодов полураспада остаётся примерно…
10. Период полураспада описывает…

Учебный источник и иллюстрации

Основа: предоставленный учебник «Химия, 8 класс», § 35. Материал переработан для объяснения; источник: 8 класс. Химия — § 35. Изотопы. Явление радиоактивности.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.

Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.

Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах
↑

Загрузка прогресса…