2007
Печатается по решению редакционноиздательской
комиссии естественногеографического
факультета
Поморского университета
Автор: Чагина Н.Б., кандидат технических наук,
доцент кафедры химии
ПГУ имени М.В.Ломоносова;
Рецензенты: Левандовская Т.В., кандидат химических наук,
доцент кафедры химии
ПГУ имени М.В.Ломоносова;
Киселев Г.П., доктор геолого-минералогических наук,
заведующий лабораторией экологической радиологии
ИЭПС УрО РАН.
Методические рекомендации содержат типовые задачи и лабораторные
работы по основным разделам курсов «Радиоэкология» и «Радиоактивность и
экология».
Предназначены для подготовки студентов отделений экологии, химии и
химии-биологии к практическим работам по радиоэкологии.
3
Стр.3
Поморский университет, 2007
Введение
Предлагаемые методические рекомендации составлены в соответствии с
программой 4 курса для студентов отделений экологии и химии, содержат
задачи различного уровня сложности по общетеоретическим вопросам:
строение ядра, энергия связи, механизмы радиоактивного излучения, закон
радиоактивного распада. В практической части представлены лабораторные
работы по дозиметрии и радиохимической подготовке пробы. Данные работы
позволяют научить студентов проводить измерения радиационного фона,
удельной активности пробы, плотности потока частиц с поверхности, а также
познакомиться с особенностями химической подготовки проб природных
объектов (почв, строительных материалов) для проведения
радиоспектрометрических исследований.
Часть 1. Теоретические занятия
Занятие 1. Строение ядра
Содержание занятия
Исторический обзор: катодные лучи, рентгеновское излучение, опыты
А. Беккереля. Работы М. Кюри и П. Кюри по естественной радиоактивности,
открытие И. Кюри и Ф. Жолио-Кюри искусственной радиоактивности. Синтез
трансурановых элементов: работы Г.Т. Сиборга, Э. Ферми, Г.Н. Флёрова.
Основные понятия: радиоактивность, радиоактивный элемент,
радиоактивное вещество, изотоп, изобар, изотон. Строение ядра: модель
Д.Д. Иваненко – В.К. Гейзенберга. Основные характеристики ядра: радиус,
масса, плотность, спин и т. д .
209Bi, указать для атома каждого из них: а) общее число нуклонов; б) число
протонов и нейтронов в ядре; в) число электронов, образующих электронную
оболочку атома.
2. Существуют ли элементы, ядра атомов которых содержали бы
Типовые задачи
1. Исходя из структурных символов изотопов 1 H, 2 He, 19 F, 55 Mn,
протонов больше, чем нейтронов? Ответ обосновать анализом таблицы
Д.И. Менделеева.
4
Стр.4
3. Указать, к каким элементам относятся ядра состава (9p10n), (30p34n),
(84p126n), (82p124n).
4. Учитывая, что для водорода известны изотопы 1Н, 2Н, 3Н, а для
16О, 17О, 18О, написать все возможные формулы воды. Указать
кислорода
среди них самую «легкую» и самую «тяжелую» воду, подсчитать их
молекулярные массы.
5. Написать формулы: дейтерометана, дейтеросерной кислоты, хлорида
дейтероаммония, пероксида дейтерия.
6. Указать среди приведенных структурных символов элементов изотопы,
7. Ядра атомов двух изобар, у которых число протонов одного из них
равно числу нейтронов в другом, называются «зеркальными». Среди ядер
приведенных элементов указать зеркальные: 6Li, 7Li, 7Be, 9Be, 14N, 15N, 15O, 16O.
8. В плеяде хлора на один атом изотопа-37 приходится приблизительно 3
атома изотопа-35. Какой средней атомной массе плеяды хлора это
соответствует?
9. Вычислить среднюю атомную массу плеяды меди состава: 3165 Cu +
6963Cu. Результат подсчета сопоставить с величиной атомной массы,
приведенной в таблице Д.И. Менделеева.
10. В плеяде таллия изотопы этого элемента содержатся в следующем
соотношении 203 Tl : 205Tl = 3:7. Вычислить среднюю атомную массу таллия.
11. Плеяда брома в атомных процентах содержит 50,52% 79Br, а
остальное – изотоп 81Br. Вычислить среднюю атомную массу плеяды брома.
12. В плеяде магния содержание изотопов 24Mg, 25Mg, 26Mg в атомных
процентах составляет 78,60%, 10,11%, 11,29%. Чему равна средняя атомная
масса магния.
13. Состав плеяды сурьмы может быть записан так: х 121Sb + у 123Sb.
Определить величины х и у, если средняя атомная масса сурьмы, найденная
опытным путём, оказалась равной 121,57.
14. В современной системе масс атомов за атомную единицу массы
(а.е.м.) принята 1/12 массы углерода-12 вместо старой единицы массы, равной
1/16 массы атома кислорода-16. Как изменились численные значения масс
атомов при переходе от старой единицы массы к новой?
Занятие 2. Энергия связи
Содержание занятия
Энергия связи и устойчивость ядер. Удельная энергия связи,
упаковочный множитель, дефект массы. Природа ядерных сил. Кварковая
5
изобары и изотоны: 39K, 64Ni, 64Zn, 40Ca, 40K, 68Zn, 58Fe, 199Pt, 40Ar, 195Pt, 198Hg,
56Fe, 38Ar, 50Ti, 58Ni, 50Cr.
Стр.5