Слайд 2
- ИЗОТОПЫ –разновидности одного и того же химического элемента, близкие по своим физико-химическим свойствам, но имеющие разную атомную массу. Название «изотопы» было предложено в 1912 английским радиохимиком Фредериком Содди, который образовал его из двух греческих слов: isos – одинаковый и topos – место. Изотопы занимают одно и то же место в клетке периодической системы элементов Менделеева.
Слайд 3
- Атом любого химического элемента состоит из положительно заряженного ядра и окружающего его облака отрицательно заряженных электронов. Положение химического элемента в периодической системе Менделеева (его порядковый номер) определяется зарядом ядра его атомов. По образному выражению Ф. Содди, атомы изотопов одинаковы «снаружи», но различны «внутри».
Слайд 4
- В 1932 был открыт нейтрон – частица, не имеющая заряда, с массой, близкой к массе ядра атома водорода – протона, и создана протонно-нейтронная модель ядра.В результатев науке установилось окончательное современное определение понятия изотопов: изотопы – это вещества, ядра атомов которых состоят из одинакового числа протонов и отличаются лишь числом нейтронов в ядре. Каждый изотоп принято обозначать набором символов, где X – символ химического элемента, Z – заряд ядра атома (число протонов), А – массовое число изотопа (общее число протонов и нейтронов в ядре, A = Z + N). Поскольку заряд ядра оказывается однозначно связанным с символом химического элемента, часто для сокращения используется просто обозначение AX.
- Из всех известных нам изотопов только изотопы водорода имеют собственные названия. Так, изотопы 2H и 3H носят названия дейтерия и трития.
Слайд 5
- В природе встречаются как стабильные изотопы, так и нестабильные – радиоактивные, ядра атомов которых подвержены самопроизвольному превращению в другие ядра с испусканием различных частиц. Сейчас известно около 270 стабильных изотопов. Число нестабильных изотопов превышает 2000, подавляющее большинство их получено искусственным путем в результате осуществления различных ядерных реакций. Число радиоактивных изотопов у многих элементов очень велико и может превышать два десятка. Число стабильных изотопов существенно меньше, некоторые химические элементы состоят лишь из одного стабильного изотопа (бериллий, фтор, натрий, алюминий, фосфор, марганец, золото и др.). Наибольшее число стабильных изотопов – 10 обнаружено у олова, у железа, например, их – 4, у ртути – 7.
Слайд 6
Открытие изотопов
- В 1808 английский ученый натуралист Джон Дальтон впервые ввел определение химического элемента как вещества, состоящего из атомов одного вида. В 1869 химиком Д. И. Менделеевым была открыт периодический закон химических элементов. Одна из трудностей в обосновании понятия элемента как вещества, занимающего определенное место в клетке периодической системы, заключалась в наблюдаемой на опыте нецелочисленности атомных весов элементов. В 1866 английский физик и химик – сэр Вильям Крукс выдвинул гипотезу, что каждый природный химический элемент представляет собой некоторую смесь веществ, одинаковых по своим свойствам, но имеющих разные атомные массы, однако в то время такое предположение не имело еще экспериментального подтверждения.
Слайд 7
- Важным шагом на пути к открытию изотопов стало обнаружение явления радиоактивности и сформулированная Эрнстом Резерфордом и Фредериком Содди гипотеза радиоактивного распада:радиоактивность есть не что иное, как распад атома на заряженную частицу и атом другого элемента, по своим химическим свойствам отличающийся от исходного. В результате возникло представление о радиоактивных рядах или радиоактивных семействах, в начале которых есть первый материнский элемент, являющийся радиоактивным, и в конце – последний стабильный элемент. Анализ цепочек превращений показал, что в их ходе в одной клеточке периодической системы могут оказываться одни и те же радиоактивные элементы, отличающиеся лишь атомными массами. Фактически это и означало введение понятия изотопов.
Слайд 8
- Независимое подтверждение существования стабильных изотопов было затем получено в экспериментах Томсона и Астона в 1912–1920 с пучками положительно заряженных частиц, выходящих из разрядной трубки.
- В 1919 Астон сконструировал прибор, названный масс-спектрографом.В качестве источника ионов по-прежнему использовалась разрядная трубка, однако Астон нашел способ, при котором последовательное отклонение пучка частиц в электрическом и магнитном полях приводило к фокусировке частиц с одинаковым значением отношения заряда к массе (независимо от их скорости) в одной и той же точке на экране. В результате последующего использования и усовершенствования масс-спектрометров усилиями многих исследователей к 1935 году была составлена почти полная таблица изотопных составов химических элементов.
Слайд 9
Применение изотопов
- Разнообразные изотопы химических элементов находят широкое применение в научных исследованиях, в различных областях промышленности и сельского хозяйства, в ядерной энергетике, современной биологии и медицине, в исследованиях окружающей среды и других областях. В научных исследованиях требуются небольшие количества редких изотопов различных элементов, исчисляемые граммами и даже миллиграммами в год. Вместе с тем, для ряда изотопов, широко используемых в ядерной энергетике, медицине и других отраслях, потребность в их производстве может составлять многие килограммы и даже тонны. В научных исследованиях стабильные и радиоактивные изотопы широко применяются в качестве изотопных индикаторов при изучении самых различных процессов, происходящих в природе. В сельском хозяйстве изотопы применяются, например, для изучения процессов фотосинтеза, усвояемости удобрений и для определения эффективности использования растениями азота, фосфора, микроэлементов и др. веществ.
Слайд 10
- Изотопные технологии находят широкое применение в медицине. Так в США, согласно статистическим данным, проводится более 36 тыс. медицинских процедур в день и около 100 млн. лабораторных тестов с использованием изотопов. Наиболее распространены процедуры, связанные с компьютерной томографией. Изотоп углерода C13, обогащенный до 99% (природное содержание около 1%), активно используется в так называемом «диагностическом контроле дыхания». Суть теста очень проста. Обогащенный изотоп вводится в пищу пациента и после участия в процессе обмена веществ в различных органах тела выделяется в виде выдыхаемого пациентом углекислого газа СО2, который собирается и анализируется с помощью спектрометра. Различие в скоростях процессов, связанных с выделением различных количеств углекислого газа, помеченных изотопом С13, позволяют судить о состоянии различных органов пациента. В США число пациентов, которые будут проходить этот тест, оценивается в 5 млн. человек в год. Сейчас для производства высоко обогащенного изотопа С13 в промышленных масштабах используются лазерные методы разделения.
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2 слайд
Описание слайда:
Определение Изото́пы (от др.-греч. ισος - «равный», «одинаковый», и τόπος - «место») - разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный номер, но при этом разные массовые числа. Название связано с тем, что все изотопы одного атома помещаются в одно и то же место (в одну клетку) таблицы Менделеева. Химические свойства атома зависят от строения электронной оболочки, которая, в свою очередь, определяется в основном зарядом ядра Z (то есть количеством протонов в нём), и почти не зависят от его массового числа A (то есть суммарного числа протонов Z и нейтронов N).
3 слайд
Описание слайда:
Открытие изотопов Первое доказательство того, что вещества, имеющие одинаковое химическое поведение, могут иметь различные физические свойства, было получено при исследовании радиоактивных превращений атомов тяжёлых элементов. В 1906-1907 годах выяснилось, что продукт радиоактивного распада урана - ионий и продукт радиоактивного распада тория - радиоторий имеют те же химические свойства, что и торий, но отличаются от него атомной массой и характеристиками радиоактивного распада. Было обнаружено позднее, что у всех трёх продуктов одинаковы оптические и рентгеновские спектры. Такие вещества, идентичные по химическим свойствам, но различные по массе атомов и некоторым физическим свойствам, по предложению английского учёного Содди с 1910 г. стали называть изотопами.
4 слайд
Описание слайда:
Изотопы в природе Считается, что изотопный состав большинства элементов на Земле одинаков во всех материалах. Некоторые физические процессы в природе приводят к нарушению изотопного состава элементов (природное фракционирование изотопов, характерное для лёгких элементов, а также изотопные сдвиги при распаде природных долгоживущих изотопов). Постепенное накопление в минералах ядер - продуктов распада некоторых долгоживущих нуклидов используется в ядерной геохронологии. Особое значение имеют процессы образования изотопов углерода в верхних слоях атмосферы под воздействием космического излучения. Эти изотопы распределяются в атмосфере и гидросфере планеты, вовлекаются в оборот углерода живыми существами (животными и растениями). Изучение распределения изотопов углерода лежит в основе радиоуглеродного анализа.
5 слайд
Описание слайда:
Получение радиоактивных изотопов. Получают радиоактивные изотопы в атомных реакторах и на ускорителях элементарных частиц. В настоящее время производством изотопов занята большая отрасль промышленности.
6 слайд
Описание слайда:
Применение в биологии и медицине Одним из наиболее выдающихся исследований, проведенных с помощью меченых атомов, явилось исследование обмена веществ в организмах. Было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Слагающие его атомы заменяются новыми. Лишь железо, как показали опыты по изотопному исследованию крови, является исключением из этого правила. Железо входит в состав гемоглобина красных кровяных шариков. При введении в пищу радиоактивных атомов железа было обнаружено, что они почти не поступают в кровь. Только в том случае, когда запасы железа в организме иссякают, железо начинает усваиваться организмом. Если не существует достаточно долго живущих радиоактивных изотопов, как, например, у кислорода и азота, меняют изотопный состав стабильных элементов. Так, добавлением к кислороду избытка изотопа было установлено, что свободный кислород, выделяюнщйся при фотосинтезе, первоначально входил в состав воды, а не углекислого газа.
7 слайд
Описание слайда:
Применение в промышленности Одним из примеров может служить способ контроля износа поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания. Облучая поршневое кольцо нейтронами, вызывают в нем ядерные реакции и делают его радиоактивным. При работе двигателя частички материала кольца попадают в смазочное масло. Исследуя уровень радиоактивности масла после определенного времени работы двигателя, определяют износ кольца. Радиоактивные изотопы позволяют судить о диффузии металлов, процессах в доменных печах и т. д. Мощное -излучение радиоактивных препаратов используют для исследования внутренней структуры металлических отливок с целью обнаружения в них дефектов.
8 слайд
Описание слайда:
Изотопы в сельском хозяйстве Все более широкое применение получают радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве. Облучение семян растений (хлопчатника, капусты, редиса и др.) небольшими дозами -лучей от радиоактивных препаратов приводит к заметному повышению урожайности. Большие дозы радиации вызывают мутации у растений и микроорганизмов, что в отдельных случаях приводит к появлению мутантов с новыми ценными свойствами (радиоселекция). Так выведены ценные сорта пшеницы, фасоли и других культур, а также получены высокопродуктивные микроорганизмы, применяемые в производстве антибиотиков. Гамма-излучение радиоактивных изотопов используется также для борьбы с вредными насекомыми и для консервации пищевых продуктов.
9 слайд
Описание слайда:
Изотопы в археологии Интересное применение для определения возраста древних предметов органического происхождения (дерева, древесного угля, тканей и т. д.) получил метод радиоактивного углерода. В растениях всегда имеется -радиоактивный изотоп углерода с периодом полураспада Т = 5700 лет. Он образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота под действием нейтронов. Последние же возникают за счет ядерных реакций, вызванных быстрыми частицами, которые поступают в атмосферу из космоса (космические лучи).
10 слайд
Суханова К.Г. МГП-10
Слайд 2: Изотопы водорода
Про́тий - название самого лёгкого изотопа водорода, обозначается символом 1 H. Ядро протия состоит из одного протона, отсюда и название изотопа. Протий составляет 99,9885 ± 0,0070 % от общего числа атомов водорода во Вселенной и является наиболее распространённым нуклидом в природе среди изотопов всех химических элементов. Дейте́рий (лат. deuterium, от др.-греч. δεύτερος «второй»), тяжёлый водород, обозначается символами D и 2 H - стабильный изотоп водорода с атомной массой, равной 2. Ядро (дейтрон) состоит из одного протона и одного нейтрона. Три́тий (др.-греч. τρίτος «третий»), сверхтяжёлый водород, обозначается символами T и 3 H - радиоактивный изотоп водорода. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов, его называют тритоном и обозначают t. Водород-4 является нестабильным изотопом водорода. Синтезирован в лаборатории посредством атаки трития ядрами дейтерия. В этом эксперименте ядра трития захватили нейтроны от стремительных ядер дейтерия. Присутствие водорода-4 было выведено при обнаружении испускаемых протонов. Водород-5 - нестабильный изотоп водорода. Синтезирован в лаборатории посредством атаки трития ядрами трития. В этом эксперименте ядра трития захватили по 2 нейтрона от стремительных ядер. Водород-6 - нестабильный нуклид химического элемента водорода с массовым числом 6. Водород-7 - нестабильный нуклид химического элемента водорода с массовым числом 7.
Слайд 3: Общие сведения
Протий Дейтерий Тритий Название, символ Протий, 1 H Дейтерий, 2 H Тритий, 3 H Альтернативные названия тяжёлый водород, D сверхтяжёлый водород, T Нейтронов 0 1 2 Протонов 1 1 1 Свойства нуклида Атомная масса 1,00782503207(10) а. е. м. 2,0141017778(4) а. е. м. 3,0160492777(25) а. е. м. Избыток массы 7 288,97050(11 кэВ 13 135,7216(3) кэВ 14 949,8060(23) кэВ Удельная энергия связи (на нуклон) 0,0(0) кэВ 1 112,283(0) кэВ 2 827,266(1) кэВ Изотопная распространённость 99,9885(70) % 0,0115(70) % Период полураспада стабильный стабильный[ 12,32(2)года Спин и чётность ядра 1/2 1 1/2 Продукты распада - - 3 He
Слайд 4: Распространение в природе
Изотопы распространены в природе неодинаково: один атом дейтерия приходится примерно на 7000, а один атом бета радиоактивного трития – на миллиард миллиардов атомов протия.
Слайд 5: Изотопная плотность
Изотопные виды HD 16 O и D 16 2 O представляют собой тяжелую воду. По характеристике изотопного состава водорода применяют изотопную плотность, которая равна: где (D/H) пр - изотопное отношение в пробе, (D/H) ст - изотопное отношение в стандарте. По предложению Г.Крейга (1961) в качестве международного стандарта принята средняя океаническая вода. Изотопная плотность выражается в промилле. Для стандартной океанической воды (Standart mean oceanic water - SMOW) она равна нулю. Положительные значения δ D означают увеличение содержания тяжелого изотопа водорода, а отрицательные - уменьшение по сравнению с содержанием океанической воды. Колебания изотопного состава водорода довольно существенны и превышают аналогичные изменения изотопных соотношений других химических элементов. Самые незначительные колебания δ D отмечаются в земных горных породах. В то же время наибольшие колебания характерны для летучих веществ преимущественно в природных водах и органическом веществе.
Слайд 6: Изотопный состав водорода в природных объектах
MORB - molten mid-ocean ridge basalt - базальты срединно-океанического хребта
Слайд 7: Дейтерий
Твердый дейтерий имеет конфигурацию тетрагона, объемноцентрированную решетку, а = 0,338 нм, с = 0,560 нм. Водород и дейтерий не изоморфны, обнаружена их ограниченная взаимная растворимость в твердом состоянии. При 4,2 К предельная растворимость дейтерия в водороде 10% по объему, а растворимость водорода в дейтерии 21%. По химическим свойствам дейтерий аналогичен водороду, однако скорость реакций при замещении водорода на дейтерий заметно уменьшается, например, при окислении органических соединений водорода с хлором - в 5-10 раз. При электролизе воды дейтерий выделяется медленнее, чем водород. С другими изотопами водорода дейтерий образует молекулы протодейтерия HD (мол. м. 3,02205) и дейтеротрития DT (мол. м. 5,03034).
Слайд 8: Дейтерий в общей массе изотопов водорода
Химический элемент Стабильные изотопы Распространённость в природе, ат. % Водород Протий H 99,9853 Дейтерий D 0,0147 Дейтерий накапливается в древних минералах и водах
Слайд 9: Тритий
Изотоп 3 H называют тритием (T). Массовое число в углеродных единицах - 3,0170. В атмосфере его содержится ~1*10 -7 % (т. е. один атом трития приходится на объем воздуха -10 см 3). Трития на Земле очень мало и содержится он в основном в водах мирового океана. Раньше его было меньше. Его количество в водах Земли, так же как количество дейтерия, непрерывно возрастает, так как они образуются при бомбардировке ядер азота и кислорода атмосферы космическими лучами. В результате этого содержание трития и дейтерия в первоначальных (ювенильных) водах непрерывно увеличивается.
10
Слайд 10: свойства изотопных разновидностей воды
Свойства H 2 O D 2 O Температура плавления ºС 0 3,82 Температура кипения, ºС 100 101,42 Температура критическая, ºС 374,2 371,5 Плотность льда, г/см3: 0,9176 1,0148 Плотность жидкости, г/см3: 0,99704 1,10469 Теплота плавления, ккал/моль: 1,522 1,435 Теплота испарения, ккал/моль: 10,74 11,11 Поверхностное натяжение, мН/м 71,97 71,93 Диэлектрическая проницаемость 78,54 78,26 Показатель преломления 1,332987 1,328300 Скорость звука, м/с 1352 1447 Константа диссоциации 8,11·10 – 15 1,49·10 – 15
11
Слайд 11: Распространение тяжелой воды
В замкнутых водоемах тяжелой воды больше, так как по сравнению с обычной водой она испаряется менее интенсивно. Поэтому тяжелой воды больше в местностях с жарким климатом. Обогащается дейтерием и поверхность океана на экваторе и в тропиках, тем более что свою лепту вносят частые атмосферные осадки, при образовании которых идут процессы конденсации воды из паровой фазы, а тяжелая вода конденсируется быстрее, чем легкая, следовательно, осадки обогащены тяжелой водой. Однако для океанской поверхности повышенное содержание тяжелой воды характерно лишь на низких широтах. Вблизи полюсов свои особенности. В высоких южных широтах (в Антарктике) океанские воды заметно «легче». В этом сказывается влияние талых вод антарктических айсбергов, которые отличаются наиболее низким содержанием дейтерия на планете. Невелика доля дейтерия и во льдах Гренландии, тем не менее, океанические воды высоких северных широт обогащены тяжелой водой. Тут сказывается таяние «тяжелых» арктических льдов.
12
Слайд 12
13
Слайд 13: Сверхтяжелая вода
В небольших количествах сверхтяжелая (тритиевая) вода попадает на Землю в составе осадков. Тритиевая вода распределена неравномерно: в материковых водоемах ее больше, чем в океанах; в полярных океанских водах ее больше, чем в экваториальных. По своим свойствам сверхтяжелая вода еще заметнее отличается от обычной: кипит при 104°С, замерзает при 4...9°С, имеет плотность 1,33 г/см3.
14
Слайд 14: Образование водорода
В свободной (молекулярной) форме, а также в составе химических соединений водород активно дегазируется из мантии. Значительные количества Н 2 поступают на поверхность Земли при вулканических извержениях, выделяются в результате жизнедеятельности водородных бактерий, участвующих в трансформации органического вещества в анаэробных условиях. В больших количествах водород образуется также при разложении воды в ходе электрохимических реакций и под воздействием продуктов распада радиоактивных элементов. Водород благодаря ничтожной массе ядра может покидать поле тяготения Земли, т.е. диссипировать. Транзит водорода проходит через биосферу. Однако в отличие от химически инертного гелия водород под влиянием жизнедеятельности организмов вступает в соединения и вследствие этого задерживается в биосфере.
15
Слайд 15: Образование дейтерия
Весь дейтерий, сохранившийся в природе, - это тот, который остался в межзвездном пространстве, причем остался почти со времен Большого Взрыва, с момента своего образования
16
Слайд 16: Образование дейтерия
Источником дейтерия во Вселенной являются вспышки сверхновых и термоядерные процессы, идущие внутри звёзд. Однако дейтерий довольно быстро разрушается в этих звёздах. Водород улетучивается быстрее тяжелого дейтерия, который способен накапливаться. Так что в течение всей эволюции должно происходить накопление дейтерия в атмосфере и в поверхностных водах.
17
Слайд 17: Образование трития
Тритий образуется в верхних слоях атмосферы в результате взаимодействия космического излучения с ядрами N и O: Образующиеся таким образом атомы трития в результате реакций радиационного окисления и изотопного обмена переходят в молекулы воды, затем тритий в составе дождевой воды выпадает на поверхность Земли. Считают, что ок. 90% природного трития содержится в гидросфере (в виде НТО – оксид трития), 10% в стратосфере (НТО) и 0,1% и тропосфере (из них 50% в виде HT- газ). Большое количество трития образуется при ядерных и термоядерных взрывах. Взрыв водородной бомбы с тротиловым эквивалентом 1 MT приводит к выделению (2,6-7,4)*10 8 ГБк трития. С начала испытания термоядерного оружия (1954) содержание трития в дождевой воде возросло с 0,5-5,0 до 500 Т.E. При подземных ядерных взрывах тритий также превращается в оксид и частично выходит на поверхноcть. При b-распаде трития образуется легкий изотоп гелия:
20
Последний слайд презентации: Изотопы водорода: Влияние тяжелой воды на организмы
Различные исследователи независимо друг от друга установили, что тяжелая вода действует отрицательно на жизненные функции организмов; это происходит даже при использовании обычной природной воды с повышенным содержанием тяжелой воды. Подопытных животных поили водой, 1/3 часть которой была заменена водой состава HDO. Через недолгое время начиналось расстройство обмена веществ животных, разрушались почки. При увеличении доли тяжелой воды животные погибали. На развитие высших растений тяжелая вода также действует угнетающе; если их поливать водой, на половину состоящей из тяжелой воды, рост прекращается (рис. 1.4). Пониженное содержание дейтерия в воде стимулирует жизненные процессы. Такие данные получили Б.И. Родимов и И.П. Торо-пов. Они долгое время наблюдали за растениями и животными, потреблявшими воду, в которой содержалось дейтерия на 25% ниже нормы. Оказалось, что, потребляя такую воду, свиньи, крысы и мыши дали потомство, гораздо многочисленнее и крупнее обычного, яйценоскость кур поднялась вдвое, пшеница созрела раньше и дала более высокий урожай.
Изотопы Учитель Страшнова Татьяна Анатольевна
Цель урока Ввести понятие изотопы Тип урока – изучение нового материала
Изотопы Это разновидности данного химического элемента, различающиеся по массе атомных ядер. Это разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре.
История открытия изотопов Первое доказательство того, что вещества, имеющие одинаковое химическое поведение, могут иметь различные физические свойства, было получено при исследовании радиоактивных превращений атомов тяжёлых элементов. В 1906-07 выяснилось, что продукт радиоактивного распада урана - ионий и продукт радиоактивного распада тория - радиоторий, имеют те же химические свойства, что и торий, но отличаются от него атомной массой и характеристиками радиоактивного распада. Было обнаружено позднее, что у всех трёх продуктов одинаковы оптические и рентгеновские спектры.
Вещества, идентичные по химическим свойствам, но различные по массе атомов и некоторым физическим свойствам, по предложению английского учёного Ф. Содди, стали называть изотопами.
Изотопы водорода Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия: 1H - протий (Н), 2Н - дейтерий (D), 3Н - тритий (T; радиоактивный). Протий и дейтерий являются стабильными изотопами с массовыми числами 1 и 2. Содержание их в природе соответственно составляет 99,98% и 0,01 %. Это соотношение может незначительно меняться в зависимости от источника и способа получения водорода..
Изотопы водорода 3 Н - тритий (T) радиоактивный). Изотоп водорода 3Н (тритий) нестабилен. Его период полураспада составляет 12,32 лет. Тритий содержится в природе в очень малых количествах.
изотопы находятся в одном и том же месте (в одной клетке) таблицы Менделеева. 16 17 18 O, O, O - три стабильных изотопа кислорода Все изотопы одного элемента имеют одинаковый заряд ядра (у кислорода 8), отличаясь лишь числом нейтронов. Обычно изотоп обозначается символом химического элемента, к которому он относится, с добавлением верхнего левого индекса, означающего массовое число
Радиоактивные изотопы - изотопы, ядра которых нестабильны и испытывают радиоактивный распад. Большинство известных изотопов радиоактивны (стабильными являются лишь около 300 из более чем 3000 нуклидов, известных науке). У любого химического элемента есть хотя бы несколько радиоактивных изотопов, в то же время далеко не у всех элементов есть хотя бы один стабильный изотоп; так, все известные изотопы всех элементов, которые в таблице Менделеева идут после свинца, радиоактивны.
Слайд 1
Слайд 2
Слайд 3
Слайд 4
Слайд 5
Слайд 6
Слайд 7
Слайд 8
Слайд 9
Слайд 10
Слайд 11
Презентацию на тему "Изотопы" можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Химия. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 11 слайд(ов).
Слайды презентации
Слайд 1
Слайд 2
ИЗОТОПЫ – разновидности одного и того же химического элемента, близкие по своим физико-химическим свойствам, но имеющие разную атомную массу. Название «изотопы» было предложено в 1912 английским радиохимиком Фредериком Содди, который образовал его из двух греческих слов: isos – одинаковый и topos – место. Изотопы занимают одно и то же место в клетке периодической системы элементов Менделеева.
Слайд 3
Атом любого химического элемента состоит из положительно заряженного ядра и окружающего его облака отрицательно заряженных электронов. Положение химического элемента в периодической системе Менделеева (его порядковый номер) определяется зарядом ядра его атомов. По образному выражению Ф. Содди, атомы изотопов одинаковы «снаружи», но различны «внутри».
Слайд 4
В 1932 был открыт нейтрон – частица, не имеющая заряда, с массой, близкой к массе ядра атома водорода – протона, и создана протонно-нейтронная модель ядра. В результате в науке установилось окончательное современное определение понятия изотопов: изотопы – это вещества, ядра атомов которых состоят из одинакового числа протонов и отличаются лишь числом нейтронов в ядре. Каждый изотоп принято обозначать набором символов, где X – символ химического элемента, Z – заряд ядра атома (число протонов), А – массовое число изотопа (общее число протонов и нейтронов в ядре, A = Z + N). Поскольку заряд ядра оказывается однозначно связанным с символом химического элемента, часто для сокращения используется просто обозначение AX. Из всех известных нам изотопов только изотопы водорода имеют собственные названия. Так, изотопы 2H и 3H носят названия дейтерия и трития.
Слайд 5
В природе встречаются как стабильные изотопы, так и нестабильные – радиоактивные, ядра атомов которых подвержены самопроизвольному превращению в другие ядра с испусканием различных частиц. Сейчас известно около 270 стабильных изотопов. Число нестабильных изотопов превышает 2000, подавляющее большинство их получено искусственным путем в результате осуществления различных ядерных реакций. Число радиоактивных изотопов у многих элементов очень велико и может превышать два десятка. Число стабильных изотопов существенно меньше, некоторые химические элементы состоят лишь из одного стабильного изотопа (бериллий, фтор, натрий, алюминий, фосфор, марганец, золото и др.). Наибольшее число стабильных изотопов – 10 обнаружено у олова, у железа, например, их – 4, у ртути – 7.
Слайд 6
Открытие изотопов
В 1808 английский ученый натуралист Джон Дальтон впервые ввел определение химического элемента как вещества, состоящего из атомов одного вида. В 1869 химиком Д. И. Менделеевым была открыт периодический закон химических элементов. Одна из трудностей в обосновании понятия элемента как вещества, занимающего определенное место в клетке периодической системы, заключалась в наблюдаемой на опыте нецелочисленности атомных весов элементов. В 1866 английский физик и химик – сэр Вильям Крукс выдвинул гипотезу, что каждый природный химический элемент представляет собой некоторую смесь веществ, одинаковых по своим свойствам, но имеющих разные атомные массы, однако в то время такое предположение не имело еще экспериментального подтверждения.
Слайд 7
Важным шагом на пути к открытию изотопов стало обнаружение явления радиоактивности и сформулированная Эрнстом Резерфордом и Фредериком Содди гипотеза радиоактивного распада: радиоактивность есть не что иное, как распад атома на заряженную частицу и атом другого элемента, по своим химическим свойствам отличающийся от исходного. В результате возникло представление о радиоактивных рядах или радиоактивных семействах, в начале которых есть первый материнский элемент, являющийся радиоактивным, и в конце – последний стабильный элемент. Анализ цепочек превращений показал, что в их ходе в одной клеточке периодической системы могут оказываться одни и те же радиоактивные элементы, отличающиеся лишь атомными массами. Фактически это и означало введение понятия изотопов.
Слайд 8
Независимое подтверждение существования стабильных изотопов было затем получено в экспериментах Томсона и Астона в 1912–1920 с пучками положительно заряженных частиц, выходящих из разрядной трубки. В 1919 Астон сконструировал прибор, названный масс-спектрографом. В качестве источника ионов по-прежнему использовалась разрядная трубка, однако Астон нашел способ, при котором последовательное отклонение пучка частиц в электрическом и магнитном полях приводило к фокусировке частиц с одинаковым значением отношения заряда к массе (независимо от их скорости) в одной и той же точке на экране. В результате последующего использования и усовершенствования масс-спектрометров усилиями многих исследователей к 1935 году была составлена почти полная таблица изотопных составов химических элементов.
Слайд 9
Применение изотопов
Разнообразные изотопы химических элементов находят широкое применение в научных исследованиях, в различных областях промышленности и сельского хозяйства, в ядерной энергетике, современной биологии и медицине, в исследованиях окружающей среды и других областях. В научных исследованиях требуются небольшие количества редких изотопов различных элементов, исчисляемые граммами и даже миллиграммами в год. Вместе с тем, для ряда изотопов, широко используемых в ядерной энергетике, медицине и других отраслях, потребность в их производстве может составлять многие килограммы и даже тонны. В научных исследованиях стабильные и радиоактивные изотопы широко применяются в качестве изотопных индикаторов при изучении самых различных процессов, происходящих в природе. В сельском хозяйстве изотопы применяются, например, для изучения процессов фотосинтеза, усвояемости удобрений и для определения эффективности использования растениями азота, фосфора, микроэлементов и др. веществ.
Слайд 10
Изотопные технологии находят широкое применение в медицине. Так в США, согласно статистическим данным, проводится более 36 тыс. медицинских процедур в день и около 100 млн. лабораторных тестов с использованием изотопов. Наиболее распространены процедуры, связанные с компьютерной томографией. Изотоп углерода C13, обогащенный до 99% (природное содержание около 1%), активно используется в так называемом «диагностическом контроле дыхания». Суть теста очень проста. Обогащенный изотоп вводится в пищу пациента и после участия в процессе обмена веществ в различных органах тела выделяется в виде выдыхаемого пациентом углекислого газа СО2, который собирается и анализируется с помощью спектрометра. Различие в скоростях процессов, связанных с выделением различных количеств углекислого газа, помеченных изотопом С13, позволяют судить о состоянии различных органов пациента. В США число пациентов, которые будут проходить этот тест, оценивается в 5 млн. человек в год. Сейчас для производства высоко обогащенного изотопа С13 в промышленных масштабах используются лазерные методы разделения.
