Номер 9, страница 10 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 1. Строение атома. Периодический закон и периодическая система элементов L. И. Менделеева. Параграф 1. Сложное строение атома - номер 9, страница 10.

Условие.

9. Что представляют собой $\alpha$- и $\beta$-частицы, а также $\gamma$-лучи, которые образуются при радиоактивном распаде ядер? Какие из этих лучей обладают большей проникающей способностью? Почему?

Решение.

Решение 2.

При радиоактивном распаде нестабильных атомных ядер могут образовываться различные виды ионизирующего излучения, включая α-частицы, β-частицы и γ-лучи.

α-частицы (альфа-частицы) — это положительно заряженные частицы, которые представляют собой ядра атомов гелия. Каждая α-частица состоит из двух протонов и двух нейтронов, поэтому её можно обозначить как $ _{2}^{4}\textrm{He}^{2+} $. Из-за своей относительно большой массы и двойного положительного заряда ($ +2e $) альфа-частицы активно взаимодействуют с веществом, вызывая его интенсивную ионизацию на коротком пути. Их скорость составляет около 1/15 скорости света.

β-частицы (бета-частицы) — это электроны ($ _{-1}^{0}\textrm{e} $) или позитроны ($ _{+1}^{0}\textrm{e} $), испускаемые ядром. Наиболее распространен β⁻-распад, при котором один из нейтронов ядра превращается в протон, испуская при этом электрон и антинейтрино. β-частицы имеют отрицательный элементарный заряд ($ -e $) (в случае электронов), их масса значительно меньше массы α-частиц, а скорость может достигать значений, близких к скорости света.

γ-лучи (гамма-лучи) — это вид электромагнитного излучения с очень высокой энергией и короткой длиной волны. Гамма-кванты (фотоны) не имеют массы покоя и электрического заряда. Они испускаются ядром, когда оно переходит из возбужденного состояния в более стабильное, с меньшей энергией. γ-лучи распространяются со скоростью света.

Из этих трех видов излучения наибольшей проникающей способностью обладают γ-лучи.

Причина этого заключается в характере их взаимодействия с веществом.

• α-частицы, будучи тяжелыми и сильно заряженными, очень быстро теряют свою энергию из-за многочисленных столкновений и сильной ионизации атомов на своем пути. Их пробег в воздухе составляет всего несколько сантиметров, и они могут быть полностью остановлены листом бумаги.
• β-частицы легче и имеют меньший заряд, поэтому они взаимодействуют с веществом слабее, чем α-частицы. Их ионизирующая способность меньше, а проникающая способность — больше. Для их остановки требуется алюминиевая пластина толщиной в несколько миллиметров.
• γ-лучи не имеют электрического заряда, поэтому они слабо взаимодействуют с атомами вещества. Процессы их поглощения (фотоэффект, комптоновское рассеяние, рождение пар) происходят значительно реже, чем ионизация заряженными частицами. В результате γ-кванты могут проникать через значительные толщи материалов. Для эффективной защиты от γ-излучения требуются толстые слои плотных материалов, таких как свинец или бетон.

Таким образом, проникающая способность излучений возрастает в ряду: α-излучение < β-излучение < γ-излучение.

Ответ: α-частицы — это ядра атомов гелия ($ _{2}^{4}\textrm{He} $), β-частицы — это электроны ($ _{-1}^{0}\textrm{e} $), а γ-лучи — это высокоэнергетическое электромагнитное излучение (фотоны). Наибольшей проникающей способностью обладают γ-лучи, поскольку они не имеют электрического заряда и, следовательно, слабее взаимодействуют с веществом по сравнению с заряженными α- и β-частицами.