Пятница, 30.07.2021, 04:17
Приветствую Вас Гость | RSS

Методист

Категории раздела
Мои файлы [24]
Юрьев А.Н. Русский язык для физиков. Хрестоматия [39]
Юрьев А.Н. Русский язык для физиков: Уровень С1 [34]
Юрьев А.Н. и др. Русский язык для физиков [16]
Юрьев А.Н. Русский язык. Типы и стили речи [15]
Алтынбекова О.Б., Алтаева А.Ш., Могилевская Н.М., Юрьев А.Н. Тестовые задания по русскому языку [1]
Бетембаева Т.Ш., Алтаева А.Ш., Алтынбекова ОБ., Юрьев А.Н. Русский язык [11]
Дж. А. Данелек. Атлантида. Уроки исчезнувшего континента. Избранные главы [9]
Студенческие работы [5]
А Адаев. Алтари цивилизации. Избранные главы [4]
Алтари цивилизации.
Дэвид Фарлонг. Стоунхендж и пирамиды Египта [1]
Тесты [5]
Сборник тестов [9]
Дистанционное обучение [0]
Юрьев А.Н. Толковый словарь разговорной и просторечной лексики русского языка [51]
В.И.Акимова, А.Н.Юрьев. Словарь общественно-политической лексики русского языка. [33]
Презентации Flash [1]
Юрьев А.Н. Русский язык для программистов [36]
Первый опыт в написании научных статей [1]
Юрьев А.Н. Русский язык для программистов [0]
Личная библиотека [1]
Документация [4]
А.Н.Юрьев. Толковo-идеографический словарь разговорной и просторечной лексики русского языка [39]
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Каталог файлов


Текст 4. Изотопы
27.07.2019, 19:17

Предтекстовые задания

Задание 1. Выпишите из текста термины и по словарям определите их зна­чение: изотопы, атомная масса, молекулярная масса.

Задание 2. Прочитайте текст «Изотопы» и оп­ределите функционально-смысловой тип речи. Обоснуйте свой ответ.

В 1902-1903 гг. английский исследователь новозе­ландского происхождения Эрнест Резерфорд вместе со своим сотрудником Фредериком Содди разработал тео­рию радиоактивного распада и установил закон превра­щения радиоактивных элементов. Эта теория связывала радиоактивные превращения с двумя известными тогда видами естественной радиоактивности – a- и b-лучами, которые были открыты Резерфордом в 1899 г. Исследуя эти лучи, английский ученый установил, что альфа-лучи состоят из ядер гелия, а бета-лучи представляют собой поток электронов. В соответствии с этим было обнаружено, что при испускании радиоактивным эле­ментом альфа-лучей образуется новый элемент, стоящий в периодической таблице на две клетки левее, а при b-распаде возникает элемент, стоящий на одну клетку правее исходного. Подробные исследования показали, что в ходе таких превращений природные радиоактивные элементы претерпевают серию распадов и порождают це­лую группу новых элементов. Работы Резерфорда в зна­чительной степени стимулировали развитие этой новой области науки, и в 1908 г. ему была присуждена Нобе­левская премия по химии. По этому поводу ученый не раз шутил, что из всех превращений, которые ему дове­лось наблюдать, самым удивительным и неожиданным было его собственное превращение из физика в химика. Решение дать физику премию по химии было принято после совместного обсуждения этого вопроса Нобелевски­ми комитетами по физике и химии. Эксперты пришли к выводу, что работы Резерфорда чрезвычайно важны имен­но для химии, ибо как бы воплощают в себе осуществле­ние старой мечты алхимиков о превращениях элементов. Это один из многих примеров в истории присуждения Нобелевских премий, когда исследования того или иного ученого оказывается невозможным вместить в рамки тра­диционного разделения наук.

В конце первого десятилетия нашего века при иссле­довании процессов радиоактивного распада были собра­ны интересные данные, в корне изменившие представле­ние о химическом элементе, утвердившееся в XIX в.г согласно которому считалось, что все атомы данного эле­мента одинаковы и неделимы. После того как обнару­жилось, что атомы элемента могут распадаться, было ус­тановлено, что не все они одинаковы.

При распаде радиоактивного элемента образуется це­лое семейство новых элементов. Было установлено, что некоторые из этих веществ настолько сходны по своим свойствам, что не могут быть разделены химическим пу­тем. Этот вопрос исследовал Фредерик Содди, сотрудник Резерфорда в Мак-Гиллском университете в Монреале, где и была создана теория радиоактивного распада. В 1913 г. Содди независимо от Казимежа Фаянса сформу­лировал правило смещения при радиоактивном распаде (закон Содди – Фаянса).

Фредерик Содди показал, что атомы одного и того же элемента, имеющие одинаковый порядковый номер в таблице Менделеева (т. е. одинаковый электрический заряд ядра), могут иметь различную массу. Поскольку такие атомы обладают одинаковыми химическими свой­ствами и занимают одно и то же место в периодической таблице, Содди назвал их «изотопами» (от греч. iso – одинаковый и tope – место). Двумя годами раньше, в 1911 г., Резерфорд предложил планетарную модель ато­ма, согласно которой атом состоит из расположенного в центре ядра, вокруг которого по определенным орби­там обращаются электроны. Однако тогда предполага­лось, что электроны, по-видимому, имеются и в самом ядре, частично нейтрализуя заряд протонов. Через 20 лет, когда был открыт нейтрон и стал известен состав атомного ядра, существование изотопов получило свое логическое и простое объяснение. Атомы одного и того же химиче­ского элемента имеют в ядре одинаковое число протонов и столько же электронов, обращающихся вокруг ядра, вследствие чего атом электрически нейтрален. Но эти атомы могут различаться по числу нейтронов в ядре, чем и объясняется различие в их атомных массах, которое, тем не менее, почти не сказывается на их химических свойствах. Как говорил сам Фредерик. Содди, изотопы одинаковы «снаружи», но различны «внутри». За большой вклад в исследование атомов Фредерик Содди был удо­стоен в 1921 г. Нобелевской премии по химии.

Согласно уставу Нобелевского фонда, вручение пре­мии может задержаться на год. Именно так произошло в 1921 г. На следующий год был объявлен новый лауре­ат, и Содди получил премию одновременно с другим ан­глийским физиком – Фрэнсисом Уильямом Астоном, которому в 1922 г. была присуждена Нобелевская пре­мия по химии за разработку методов разделения изото­пов; Астон сконструировал масс-спектрограф, открыл большое число стабильных изотопов и изучил их особен­ности.

Химическая тождественность изотопов (т.е. невоз­можность отличить их химическим путем) на протяжении длительного времени вносила путаницу в исследования химических элементов. Еще в 1815 г. англичанин Уильям Праут высказал оригинальную мысль, что атомы всех химических элементов построены из атомов водорода. Он заметил, что атомная масса любого элемента прибли­зительно кратна атомной массе водорода, которую можно принять за единицу. Однако несколько десятилетий спу­стя, когда точность измерений существенно возросла. Йене Якоб Берцелиус, Жан Серве Стае и другие извест­ные химики установили, что атомные массы отнюдь не измеряются целыми числами. Например, атомная масса хлора равна 35,5, и, поскольку невозможно представить, что атом хлора состоит из 35,5 атома водорода, замеча­тельнейшая догадка Праута была отвергнута.

Долгое время считалось, что после обширных исследо­ваний, проведенных в 60-х годах прошлого века Жаном Стасом, уже ничего нельзя добавить к имеющимся дан­ным по атомным массам. Но в дальнейшем выяснилось» что его методика была недостаточно совершенной. В кон­це прошлого века определением атомных масс занялся американский химик Теодор Уильям Ричарде, исполь­зуя для этой цели значительно более чистые вещества и реактивы; эти исследования привели к переоценке чис­ленных значений атомных масс ряда элементов. За свою работу Ричарде был удостоен в 1914 г. Нобелевской пре­мии по химии, которая, однако, была вручена ему через год. Данные Ричардса сыграли важную роль при изуче­нии изотопов.

Открытие изотопов позволило объяснить, почему атомные массы химических элементов не выражаются целыми числами. Разумеется, в ядре не может содержаться поло­вина протона, и нецелочисленное значение атомной мас­сы, в сущности, показывает, что любой природный эле­мент представляет собой смесь изотопов с различными атомными массами. После того как удалось разделить изотопы, выяснилось, что атомная масса каждого из них действительно выражается целым числом, показывающим общее число протонов и нейтронов в ядре.

Пионером в создании методов разделения изотопов был Фрэнсис Уильям Астон. В 1913 г. он предложил для этого метод газовой диффузии. Хотя изотопы химически идентичны, они различаются по своей массе, что влияет на скорость их диффузии и некоторые другие физико-хи­мические характеристики. Метод газовой диффузии сегод­ня широко используется в химической технологии для получения радиоактивных изотопов, используемых в атомной энергетике.

Более важным открытием Астона является, однако, электромагнитный метод разделения изотопов. Он осно­ван на простой идее: отклонение ионизованных атомов (ионов) в электрическом или магнитном поле должно за­висеть от их массы. В 1919 г. Астон сконструировал свой первый масс-спектрограф. В этом приборе пучок ионов, пройдя через электрическое и магнитное поля, падал на фотопленку, на которой записывался так называемый масс-спектр. Этот прибор произвел революцию в иссле­довании изотопов, так как их разделение отныне свелось к простой лабораторной операции. За работы в области исследования изотопов Астон получил в 1922 г. Нобелев­скую премию по химии.

Благодаря исследованиям Астона ученые пришли к одному довольно интересному открытию, толчком к ко­торому послужили не особенно точные результаты, полу­ченные с помощью первых масс-спектрографов. В 1929 г. Джиок и Джонстон обнаружили, что кислород имеет изотопы. Это явилось большим ударом для всей химии, так как за атомную единицу массы в химии тогда была принята 1/16 массы атома кислорода. Это заставило внести поправки в численные значения атомных и моле­кулярных масс, и оказалось, что атомная масса водорода оказывается различной в зависимости от того, определя­ется она химическим путем или методом Астона. Ученые стали подозревать, что и водород имеет изотопы.

Этим вопросом занялся молодой американский иссле­дователь Гарольд Клейтон Юри. В начале 30-х годов он теоретически доказал, что если жидкий водород испаря­ется при низкой температуре, то в оставшейся жидкости постепенно возрастает доля «тяжелого» водорода. Дей­ствительно, в дальнейших опытах, произведя испарение 4 л водорода, Юри смог получить несколько кубических сантиметров его тяжелого изотопа.

Если нейтрон добавляется к атому с большой атомной массой, то новый изотоп с химической точки зрения не отличается от первоначального. Однако если нейтрон добавляется к атому с атомной массой, равной единице, то масса атома удваивается, и эту разницу уже можно заметить химическими методами. Действительно, Гарольд Юри показал, что тяжелый водород (который он назвал дейтерием) существенно отличается по своим свойствам от обычного водорода. Продолжая свои теоретические исследования, Юри установил, что при электролизе воды в жидком остатке накапливается так называемая тяжелая вода – соединение дейтерия с кислородом. Юри Э. Уошберн из Бюро стандартов в Вашингтоне разработал эффективные методы для получения тяжелого водорода, а из­вестный химик Гильберт Ньютон Льюис впервые получил чистую тяжелую воду.

За открытие тяжелого водорода (дейтерия) Гарольд Клейтон Юри в 1934 г. получил Нобелевскую премию по химии. Возникла весьма пикантная ситуация, ибо как раз в то время Астон пересмотрел свои данные по масс-спектрографий водорода: оказалось, что различие результатов не столь велико, чтобы предполагать суще­ствование изотопов этого элемента. Вот интересный при­мер того, как ошибка в науке может стимулировать от­крытие.

Послетекстовые задания

Задание 1. Составьте вопросный, тезисный и назывной планы к тексту «Изотопы». Перескажите текст, пользуясь составленным тезисным планом.

Задание 2. Определите, какие предложения (простые или сложные) харак­терны для данного текста.

Задание 3. Сделайте синтаксический разбор 2 абзаца. Укажите, какими частями речи выражены второстепенные члены предложения.

Задание 4. Прочитайте текст. Найдите в нем следующие лексико-грамматические особенности научного стиля:

терминологическая лексика;

лексика с отвлеченным значением;

отсутствие эмоциональной лексики;

сложные предложения с союзной связью;

настоящее время глагола;

производные предлоги.

Задание 5. Выпишите из текста:

общенаучная лексика

терминология (физическая)

 

 

Задание 6. Используя таблицу из задания 5, составьте словосочетания со словами, относящимися к общенаучной лексике. Укажите вид связи и тип отношений в словосочетаниях.

Задание 7. Пользуясь таблицей, самостоятельно составьте аннотацию к тексту.

Категория: Юрьев А.Н. Русский язык для физиков. Хрестоматия | Добавил: anik | Теги: радиоактивный распад, b-распад, заряд ядра, химическая тождественность изотопов, закон Содди – Фаянса, альфа-лучи, радиоактивный элемент, Изотопы, Резерфорд
Просмотров: 270 | Загрузок: 0 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Вход на сайт
Поиск
Друзья сайта