,,Krok po kroku w świat atomów’’

1. ,,Krok po kroku w świat atomów’’

2. Charakterystyka cząstek elementarnych materii

3. Cząstki elementarne charakteryzowane są przez następujące wielkości: masę spoczynkową, ładunek elektryczny, spin (czyli moment pędu), moment magnetyczny oraz średni czas życia. Podstawowym kryterium podziału cząstek elementarnych jest ich masa spoczynkowa. Wg tego kryterium, poza fotonem, rozróżnia się cząstki elementarne lekkie - leptony, o średniej masie - mezony i ciężkie - bariony. Mezony i bariony biorą udział w oddziaływaniach silnych - są to tzw. hadrony. • Wszystkim cząstkom elementarnym odpowiadają antycząstki. Zjawisko zderzenia cząstki z antycząstką nazwano ANIHILACJĄ, co oznacza kres ich istnienia.

4. RODZAJE CZĄSTECZEK ELEMENTARNYCH : • LEPTONY • JON •  KATION • KWARKI • MEZONY • MIONY , μ • NEGATON  • NEUTRINO , ν • NEUTRON • PARTONY • PROTON  • TACHIONY • ANION  • ANTYCZĄSTKA • BARIONY • BOZONY- CZĄSTKI BOSEGO • DEUTERON  • ELEKTRON  • FERMIONY  • FONON  • FOTON  • GLUON • GRAWITON  • HADRONY • HIPERONY

5. Historycznyrozwójpojęciaatomu

6. Pojęcie atomu jako najmniejszej cząsteczki materii pojawiło się w starożytnej Grecji w IV wieku p.n.e. Grecki filozof Demokryt (460-370 p.n.e. ) stwierdził, że materii nie można dzielić w nieskończoność, a kresem jej podziału jest atom- atomos w języku greckim znaczy niepodzielny. W dziele ,,Mały Diakosmos’’ napisał: ,,Wszechświat składa się z atomów, czyli niepodzielnych cząsteczek, i próżni (…)’’. Twierdził też, że ruch atomów jest wieczny ,tak jak i atomy są wieczne.

7. Teoria atomistyczno-cząsteczkowej budowy materii odżyła na początku XIX wieku, znajdując potwierdzenie w faktach doświadczalnych i prawach z nich wynikających. Teorię tę opracował w 1808 roku John Dalton. Najważniejsze założenia teorii atomistyczno-cząsteczkowej były następujące: • Atomy tego samego pierwiastka są identyczne pod względem masy i rozmiarów • Atomy mają kształt kulisty • Atom jest najmniejszą cząstka pierwiastka, która posiada cechy tego pierwiastka • Atomy łączą się tworząc cząsteczki • Związek chemiczny jest zbiorem takich samych cząsteczek

8. Ogromny postęp w rozwoju pojęcia atomu nastąpił po odkryciu zjawiska promieniotwórczości pierwiastków oraz otrzymaniu pierwiastków promieniotwórczych: radu i polonu przez Marię Skłodowską-Curie. Fakty te wskazały, że atomy mają budowę złożoną.

9. Model atomu, uwzględniający złożoność jego budowy, opracował w 1911 roku uczony angielski Ernest Rutherford. Sformułował on teorię budowy atomu, przedstawiając atom jako układ planetarny, w którego środku znajduje się jądro, a wokół niego krąża elektrony. • Rozwój działu fizyki, zwanego mechaniką kwantową, spowodował powstanie współczesnej teorii budowy atomu, którego zrozumienie jest trudne i wymaga znajomości wyższej matematyki oraz uświadomienia sobie, że w świecie atomów obowiązują inne prawa fizyki niż w świecie, który nas otacza. Jednym z twórców mechaniki kwantowej, który w 1913 roku sformułował teorię budowy atomu, był duński fizyk Niels Bohr.

10. Nasze Atomy

11. Modele izotopów wodoru Prot Deuter Tryt

12. Tlen Tlen

13. Lit Hel

14. Zjawisko promieniotwórczości

15. Naturalna promieniotwórczość jest częścią Wszechświata od momentu jego powstania. Jest obecna na Ziemi, wewnątrz materii nieożywionej i żywych organizmów. O tym czy atom jest promieniotwórczy decyduje liczba neutronów. W stabilnym jądrze protony i neutrony powiązane są ze sobą przez siły jądrowe tak mocno, że żadna z cząstek nie zdoła się odłączyć, a jądro pozostanie zrównoważone i spokojne. Jeśli jednak liczba neutronów nie jest zrównoważona, to jądro ma nadmiar energii, którą wcześniej czy później wyemituje. Takie atomy samorzutnie (niezależnie od jakichkolwiek czynników zewnętrznych) rozpadają się uwalniając energię w postaci fal elektromagnetycznych i/lub strumieni cząstek, którą nazywamy promieniowaniem. Samo zjawisko nazywamy promieniotwórczością (radioaktywnością).

16. Promieniowanie jonizujące Szczególnym rodzajem promieniowania jest promieniowanie jonizujące. Może mieć ono postać promieniowania korpuskularnego (cząstki alfa, beta, neutrony) albo elektromagnetycznego (promieniowanie X i gamma (&gamma)). Promieniowanie jonizujące nie oddziałuje na nasze zmysły, natomiast przenikając przez materię wywołuje w obojętnych elektrycznie atomach i cząstkach – zmiany ich ładunków elektrycznych, czyli tzw. jonizację. Kwant promieniowania gamma przekazuje swoją energię elektronowi. Jeżeli ilość przekazanej energii jest większa niż siła oddziaływań jądro-elektron, następuje oderwanie elektronu od jądra atomu i rozdzielenie ładunków elektrycznych czyli jonizacja.

17. Izotopy Wszystkie atomy, których jądra mają jednakową liczbę protonów tworzą określony pierwiastek chemiczny. Atomy tego samego pierwiastka mają taką samą liczbę protonów i elektronów, ale mogą się różnić liczbą neutronów. Mówimy wtedy o różnych izotopach tego samego pierwiastka. A więc izotop danego pierwiastka jest określony przez całkowitą liczbę jego nukleonów, tj. sumę protonów i neutronów.

18. Przenikliwość promieniowania jonizującego Promieniowanie wykazuje różny stopień przenikliwości przez materię. I tak do pochłonięcia promieniowania alfa wystarczy cienka warstwa materiału np. kartka papieru, ponieważ cząstki alfa są dużo cięższe niż pozostałe nośniki promieniowania i dużo bardziej energetyczne. Te własności pozwalają cząstkom alfa silnie oddziaływać z napotkaną materią, nawet z powietrzem, wywołując jonizację na bardzo małych dystansach. Cząstki alfa przebywają w powietrzu drogę nie dłuższą niż kilka centymetrów. Promieniowanie beta pochłaniają grubsze materiały np. folia aluminiowa, a do pochłonięcia promieniowania gamma należy użyć grubszych osłon z ołowiu. Inaczej jest z neutronami, które ulegają rozproszeniu w ciałach stałych. Do ich pochłonięcia stosuje się więc osłony wodne tak jak w przypadku reaktorów jądrowych. Najbardziej przenikliwe są neutrina, ponieważ przenikają przez każdą materię i niezmiernie rzadko oddziałują z materią.  Oczywiście powoduje to bardzo poważne problemy przy próbach ich detekcji.

19. Rozpady promieniotwórcze Jądro atomowe może znajdować się w stanie podstawowym tj. w stanie, w którym ma najniższą energię całkowitą (a więc i najmniejszą masę), lub w stanie wzbudzonym. Moment wyemitowania przez niestabilny atom nadmiaru energii nazywany jest rozpadem promieniotwórczym. Jądra lekkie, posiadające kilka protonów i neutronów, stają się stabilne po jednym rozpadzie. Kiedy ciężkie jądro, takie jak rad lub uran ulegnie rozpadowi, może być nadal niestabilne, a stan równowagi osiągnie dopiero po wielu rozpadach. Na przykład uran-238, który ma 92 protony i 146 neutronów podczas każdego rozpadu traci 2 protony i 2 neutrony. Liczba protonów pozostająca w jądrze po rozpadzie uranu-238 wynosi 90. Jądro z 90 protonami to pierwiastek tor. Oznacza to, że z jądra uranowego powstało jądro toru-234, które również jest niestabilne i zmieni się w protaktyn przy kolejnym rozpadzie. Stabilne jądro - ołów - powstaje dopiero po czternastu rozpadach.

20. Wykorzystanie Głównie promieniotwórczość wykorzystuje się w medycynie(diagnoza chorób, wpływ leków na organizm), celach militarnych (bomby atomowe), elektrownie jądrowe(pozyskanie ogromnych ilości energii, którą można zastosować jako napęd do wielu pojazdów), datowaniu, czyli określania wieku minerałów, skał, Ziemi, wykopalisk archeologicznych, zabytków starożytnych kultur itp., sterylizacji żywności, farmacja jądrowa. Aparatura rentgenowska – zasada jej działania jest bardzo prosta i polega na tym, że wiązka promieni X przenikając przez badany narząd ulega osłabieniu, ponieważ część promieni zostaje pochłonięta przez tkankę. Narządy zbudowane z tkanek o różnej gęstości, w różnym stopniu pochłaniają wiązkę promieniowania. Niejednorodnie osłabiona wiązka promieni X trafia na kliszę fotograficzną i powoduje jej zaciemnienie proporcjonalnie do stopnia osłabienia. W ten sposób na kliszy fotograficznej uzyskujemy obraz badanego narządu.

21. Szczególnie popularną technologią stało się napromieniowanie żywności. Stosuje się ją by móc dłużej przechowywać żywność. Na podstawie badań okazało się, że żywność utrwalana radiacyjnie nie jest toksyczna ani też radioaktywna, jednak podobnie jak i inne procesy utrwalające radiacja powoduje pewne zmiany chemiczne w żywności. Ich rodzaj i zasięg zależą od chemicznego składu produktu, dawki promieniowania, temperatury oraz dostępu światła i tlenu podczas napromieniania. Pod wpływem promieniowania jonizującego tworzą się między innymi wolne rodniki i zmniejsza się o 20-60% zawartość witamin A, B1,C i E. Trzeba jednak pamiętać, że podobne zmiany zachodzą w żywności pod wpływem termicznej obróbki lub długotrwałego jej przechowywania

22. Kolejne zastosowanie promieniotwórczości znajdziemy w przemyśle militarnym. Skonstruowanie bomby atomowej jest prostsze od zbudowania reaktora jądrowego! Dotychczas stworzono bomby jądrowe (atomowe - 1945) wykorzystujące reakcje rozszczepienia jąder 233U lub 239Pu; bomby termojądrowe (wodorowe - 1952), opierające się na syntezie jąder helu z izotopów wodoru i litu (tutaj zwykła bomba jądrowa stanowi tylko zapalnik inicjujący reakcję termojądrową); bomby neutronowe (lata siedemdziesiąte), emitującą większą część energii w postaci promieniowania neutronowego, nieniszczącego obiektów materialnych, ale zabijającą istoty żywe.

23. Zagrożenia Pierwiastki promieniotwórcze negatywnie działają na organizmy, również na człowieka. W wyniku pochłonięcia przez organizm dużych dawek promieniowania może wystąpić białaczka – nowotwór krwi, katarakta – choroba oczu, oraz choroba popromienna objawiająca się biegunką i nudnościami. Reakcje rozszczepienia jąder pierwiastków promieniotwórczych przebiegają w sposób niekontrolowany wykorzystuje się je do produkcji broni masowego rażenia. W czasie wybuchu uwalnia się ogromna energia. Podczas zrzucenia bomb na Hiroszimę i Nagasaki wiele osób zmarło od razu, a u innych choroba popromienna rozwinęła się po kilku latach. Dlatego też produkcja i stosowanie izotopów powinna się odbywać pod ścisłą międzynarodową kontrolą.

24. Maria Skłodowska-Curie „Uczona, której nie zepsuła sława”

25. Maria Skłodowska-Curie (ur. 7 listopada 1867r w Warszawie, zm. 4 lipca 1934 w Sancellemoz), światowej sławy uczona pochodzenia polskiego, większość życia spędziła we Francji, tam też rozwinęła swoją karierę naukową. Zajmowała się badaniami z zakresu fizyki i chemii. Do jej największych dokonań należą: opracowanie teorii promieniotwórczości, technik rozdzielania izotopów promieniotwórczych oraz odkrycie dwóch nowych pierwiastków: radu i polonu. Była prekursorem nowej gałęzi chemii - radiochemii. Dwukrotnie wyróżniona Nagrodą Nobla za osiągnięcia naukowe. Po raz pierwszy w roku 1903 z fizyki wraz z mężem Piotrem Curie za badania nad odkrytym przez Antoine Henri Becquerela zjawiskiem promieniotwórczości, a drugi raz w roku 1911 z chemii za wydzielenie czystego radu.

26. Dzieciństwo Maria była najmłodsza z pięciorga dzieci Bronisławy z domu Boguskiej i Władysława Skłodowskich. Jej ojciec pochodził z podupadłej rodziny szlacheckiej, był nauczycielem fizyki, a matka przełożoną pensji. Rodzina Marii, a zwłaszcza matka była głęboko wierzącą i praktykującą katoliczką. W 1876 r. Bronisława zmarła, dziewięcioletnia Maria popadła w głęboką depresje. Zniechęciła się również w religii i do końca życia została ateistką .

27. Życie za granicą Maria poprzez swego kuzyna J. J. Boguskiego, kierownika Pracowni Fizycznej, uzyskuje dostęp do laboratorium Muzeum Przemysłu i Rolnictwa. Rok później spełnia się wielkie marzenie Marii - wyjeżdża do Paryża. Zdaje z doskonałymi wynikami egzaminy wstępne i zostaje przyjęta na Uniwersytet Paryski. W 1893 r. za bardzo dobre oceny uzyskała stypendium naukowe oraz magnaceumlaude z fizyki, a rok później z matematyki. Była pierwszą kobietą, która zdobyła na Sorbonie stopień naukowy z fizyki.

28. Niesamowite zdjęcie, wielu mężczyzn (m.in. Albert Einstein) i Maria Skłodowska Curie

29. Nagroda Nobla W 1903 r. i 1911r. Maria Skłodowska – Curie wraz z mężem Piotrem Curie dwukrotnie została nagrodzona nagrodą Nobla. Było to wynagrodzenie za wynalezienie dwóch nowych pierwiastków promieniotwórczych: Polonu i Radu.

31. Spotkanie tytanów

32. Sławni, skromni ludzie Po otrzymaniu Nagrody Nobla Maria i Pierre Curie stali się nagle bardzo sławni. Pierre'owi Curie władze Sorbony przyznały stanowisko profesora i zezwoliły na założenie własnego laboratorium, w którym Maria Skłodowska-Curie została kierownikiem badań. W tym czasie urodziła drugą córkę Eve.

33. Tragedia w życiu Marii 19 kwietnia 1906 roku Pierre Curie zginął, przejechany przez konny wóz ciężarowy. Maria Skłodowska-Curie straciła towarzysza życia i pracy. 13 maja tego samego roku rada wydziałowa postanowiła utrzymać katedrę, stworzoną dla Pierre'a Curie, i powierzyła ją Marii Skłodowskiej-Curie wraz z pełnią władzy nad laboratorium. Umożliwiło to wyjście Marii Skłodowskiej-Curie z cienia. Stała się w ten sposób pierwszą kobietą profesorem Sorbony.

34. Maria w czasie I wojny światowej W czasie I wojny światowej Maria Skłodowska-Curie została szefem wojskowej komórki medycznej zajmującej się organizowaniem polowych stacji rentgenograficznych, które w sumie obsłużyły ponad trzy miliony przypadków urazów wśród francuskich żołnierzy.

35. Śmierć Maria Skłodowska-Curie zmarła 4 lipca 1934 roku w alpejskiej klinice Sancellemoz w Passy na białaczkę spowodowaną najprawdopodobniej wysokimi dawkami promieniowania pochłoniętymi podczas badań nad promieniotwórczością.

36. Cytaty • Cytaty Marii szczególnie oddające treść zakładki • Nie miałam na sobie żadnej nadzwyczajnej sukni ślubnej i tylko garstka przyjaciół była obecna na ceremonii.(...) Nie chcieliśmy nic więcej, jak niewielkiego kąta, w którym można by mieszkać i pracować. • Nie przyjmę żadnej pensji. Jestem dość młoda, by zapracować na siebie i na dzieci. • (…)przerwanie naszej dobrowolnej samotności było prawdziwym cierpieniem, miało wszelkie cechy klęski, było poważnym zamachem na porządek naszego życia. • Rad nie powinien wzbogacić nikogo. Należy do wszystkich ludzi. • Warto również zwrócić uwagę na słowa innych osób o Marii • Pani Curie jest – z wszystkich ludzi na świecie – jedynym nie zepsutym przez sławę człowiekiem. • Albert Einstein • Nie umiała być sławną. • Ève Curie

38. Dziękujemy za uwagę 