放射性同位素粵教選修

1、閱讀課本P75-P78，并思考： 1、 什么是核反應(yīng)，核衰變是不是核反應(yīng)？ 2、什么是同位素，什么是放射性同位素？ 3、了解放射線的應(yīng)用與防護(hù)？閱讀課本P81-P83,并思考： 4、核子靠什么力結(jié)合成原子核？有何特征？核子靠什么力結(jié)合成原子核？有何特征？ 5、什么是結(jié)合能，如何衡量結(jié)合能大??？ 6、結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定嗎？原子核穩(wěn)定性與什么有關(guān)？第四章 原子核第三節(jié) 放射性同位素粵教版選修粵教版選修3-5點(diǎn)石成金一、核反應(yīng)一、核反應(yīng)1 1、原子核的人工轉(zhuǎn)變、原子核的人工轉(zhuǎn)變2 2、核反應(yīng)：、核反應(yīng)： 在核物理學(xué)中，原子核在其它粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程。核反應(yīng)可以用核反應(yīng)方程表示。HO

2、HeN1117842177發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程式：nCHeBe101264294發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程式：核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)最本質(zhì)的區(qū)別化學(xué)反應(yīng)是原子的重組，形成新的分子；而核反應(yīng)是原子核的變化，形成新的元素。知識(shí)要點(diǎn)：知識(shí)要點(diǎn)： 14二、放射性同位素二、放射性同位素 1原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了元素的化學(xué)性質(zhì)原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，同種元素的，同種元素的質(zhì)子數(shù)相同，核外電子數(shù)也相同，所以有相同的化學(xué)性質(zhì)，質(zhì)子數(shù)相同，核外電子數(shù)也相同，所以有相同的化學(xué)性質(zhì)，但它們的中子數(shù)可以不同，所以它們的物理性質(zhì)不同具有但它們的中子數(shù)可以不同，所以它們的物理性質(zhì)不同具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子互稱

3、同位素例如氫的三種相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子互稱同位素例如氫的三種同位素：氕、氘、氚。同位素：氕、氘、氚。 2放射性同位素放射性同位素 ：具有放射性的同位素叫放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素 3放射性同位素和正電子的發(fā)現(xiàn)（參見課本放射性同位素和正電子的發(fā)現(xiàn)（參見課本p75）三、放射性同位素的應(yīng)用放射性同位素的應(yīng)用主要分為三類：放射性同位素的應(yīng)用主要分為三類： 1、利用射線的電離作用、穿透能力等特性，、利用射線的電離作用、穿透能力等特性， 2、作為示蹤原子，、作為示蹤原子， 3、利用其半衰期、利用其半衰期 射線的應(yīng)用射線的應(yīng)用說說 明明輻射育種利用7射線照射種子，可以使種子內(nèi)的遺

4、傳物質(zhì)發(fā)生變異，培育出新的優(yōu)良品種電離本領(lǐng)食品輻射保存用射線對(duì)食品進(jìn)行照射，可以抑制發(fā)芽、殺蟲滅菌放射性治療射線照射可以治療惡性腫瘤，使癌細(xì)胞活動(dòng)受到抑制或使其死亡，這就是放射性治療，簡(jiǎn)稱“放療衰變能量放射性同位素電池把放射性同位素衰變時(shí)釋放的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置它體積小、功率大、使用壽命長(zhǎng)，可作為人造衛(wèi)星、宇宙飛船、海洋工程等設(shè)施的電源穿透本領(lǐng) 射線探傷利用7射線穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以檢查金屬內(nèi)部有沒有缺陷或裂紋，用丫射線可以檢查較厚的鋼鐵部件 1、射線特性的應(yīng)用 2、作為示蹤原子、作為示蹤原子 由于放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同由于放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有

5、相同的化學(xué)性質(zhì)，如果在某種元素里摻進(jìn)一些放射性同位素，那么的化學(xué)性質(zhì)，如果在某種元素里摻進(jìn)一些放射性同位素，那么元素?zé)o論走到哪里，它的放射性同位素也經(jīng)過同樣的過程而元素?zé)o論走到哪里，它的放射性同位素也經(jīng)過同樣的過程而放射性元素不斷地放出射線，再用儀器探測(cè)這些射線，即可知放射性元素不斷地放出射線，再用儀器探測(cè)這些射線，即可知道元素的行蹤，這種用途的放射性同位素叫示蹤原子道元素的行蹤，這種用途的放射性同位素叫示蹤原子 例如：例如：在給農(nóng)作物施肥時(shí)，在肥料里放一些放射性同位素，在給農(nóng)作物施肥時(shí)，在肥料里放一些放射性同位素，這樣可以知道農(nóng)作物在各季節(jié)吸收含有哪種元素的肥料利用這樣可以知道農(nóng)作物在各季節(jié)

6、吸收含有哪種元素的肥料利用示蹤原子還可以檢查輸油管道上的漏油位置，在生物學(xué)研究方示蹤原子還可以檢查輸油管道上的漏油位置，在生物學(xué)研究方面，同位素示蹤技術(shù)也起著十分重要的作用面，同位素示蹤技術(shù)也起著十分重要的作用 3、半衰期的應(yīng)用、半衰期的應(yīng)用 在地質(zhì)和考古工作中，利用放射性衰變的半衰期來在地質(zhì)和考古工作中，利用放射性衰變的半衰期來推斷地層或古代文物的年代推斷地層或古代文物的年代 放射線在我們的生活中無處不在在合理應(yīng)放射線在我們的生活中無處不在在合理應(yīng)用放射性的同時(shí)，又要警惕它的危害，進(jìn)行必用放射性的同時(shí)，又要警惕它的危害，進(jìn)行必要的防護(hù)過量的放射性會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)要的防護(hù)過量的放射性會(huì)對(duì)環(huán)

7、境造成污染，對(duì)人類和自然產(chǎn)生破壞作用如下圖是世界通用的人類和自然產(chǎn)生破壞作用如下圖是世界通用的輻射警示標(biāo)志輻射警示標(biāo)志四、放射線的危害與防護(hù)四、放射線的危害與防護(hù)放射線的危害與防護(hù)放射線的危害與防護(hù)核爆炸核爆炸的最初兒秒鐘放射出來的主要是強(qiáng)烈的y射線和中子流，這些射線具有很強(qiáng)的穿透能力，對(duì)人體和其他生物有很強(qiáng)的殺傷作用危害危害核泄漏核工業(yè)生產(chǎn)和核科學(xué)研究中使用的放射性原材料，一旦泄漏就會(huì)造成嚴(yán)重污染醫(yī)療照射醫(yī)療中如果放射線的劑量過大，也會(huì)導(dǎo)致病人受到損害，甚至造成病人的死亡防護(hù)防護(hù)距離防護(hù)距放射源越遠(yuǎn)，人體吸收的劑量就越少，受到的危害就越輕時(shí)間防護(hù)盡量減少受輻射時(shí)間屏蔽防護(hù)在放射源與人體之間加

8、屏蔽物能起到防護(hù)作用第四章 原子核第四節(jié) 核力與結(jié)合能粵教版選修粵教版選修3-5 原子核的半徑約為原子核的半徑約為1010-15-15m , m , 只相當(dāng)原子半徑的萬分之一。只相當(dāng)原子半徑的萬分之一。在這么小的空間里帶正電的質(zhì)在這么小的空間里帶正電的質(zhì)子與質(zhì)子間的庫(kù)侖斥力是很大，子與質(zhì)子間的庫(kù)侖斥力是很大，萬有引力太小，只有庫(kù)侖力的萬有引力太小，只有庫(kù)侖力的1010-36-36。而通常原子核是穩(wěn)定的。而通常原子核是穩(wěn)定的, ,于是核內(nèi)還應(yīng)有另一種力把各于是核內(nèi)還應(yīng)有另一種力把各種核子緊緊拉在一起種核子緊緊拉在一起, , 此力稱此力稱為核力。為核力。核力mpmp庫(kù)侖力庫(kù)侖力萬有萬有引力引力萬有

9、萬有引力引力核力 核子靠什么力結(jié)合成原子核？核子靠什么力結(jié)合成原子核？核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力在一起的強(qiáng)大的力叫做核力核力具有怎樣的特點(diǎn)呢？核力具有怎樣的特點(diǎn)呢？核力：核力：短程力短程力 作用范圍：作用范圍：0.5X10-15m2X10-15m二、重核與輕核二、重核與輕核自然界中較輕的原子核，自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對(duì)于較重的原子等，但對(duì)于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越重的元素，兩者相差越多。越多。為什么會(huì)這樣呢？為什么會(huì)這樣呢？二、重核與輕核二

10、、重核與輕核 核越來越大，有些核子間的距離越來核越來越大，有些核子間的距離越來越遠(yuǎn)。隨著距離的增加，核力與電磁力都越遠(yuǎn)。隨著距離的增加，核力與電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以，原子會(huì)減小，但核力減小得更快。所以，原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果不再成對(duì)原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果不再成對(duì)地增加核子，而只增加中子，地增加核子，而只增加中子，中子與其他中子與其他核子沒有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，核子沒有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子

11、核的穩(wěn)定。有助于維系原子核的穩(wěn)定。由于這個(gè)原因，由于這個(gè)原因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。 如何定量衡量原子核的穩(wěn)定性？如何定量衡量原子核的穩(wěn)定性？某一數(shù)值時(shí)某一數(shù)值時(shí)某一數(shù)值時(shí)某一數(shù)值時(shí)相同相同三、結(jié)合能三、結(jié)合能原子核的穩(wěn)定性探尋原子核的穩(wěn)定性探尋 由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，所以核子由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，所以核子結(jié)合結(jié)合成原子核或原子核成原子核或原子核分解分解為核子時(shí)，都伴為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化隨著巨大的能量變化 nHHHHn101121211110例如： 可見，當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一可見，當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一

12、定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量這個(gè)能量叫做的能量這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能原子核的結(jié)合能三、結(jié)合能三、結(jié)合能 結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原子核而具有的能量，而是為把核子分開而子核而具有的能量，而是為把核子分開而需要的能量。需要的能量。三、結(jié)合能三、結(jié)合能如何量化結(jié)合能？如何量化結(jié)合能？愛因斯坦質(zhì)能方程愛因斯坦質(zhì)能方程 E= =mc2 2式中式中c c是真空中的光速，是真空中的光速，m m是物體的是物體的質(zhì)量，質(zhì)量，E E是物體的能量。是物體的能量。四、質(zhì)量虧損四、質(zhì)量虧損1 1、例題：、例題：中子的質(zhì)量中子的質(zhì)量

13、=1.6749=1.674910102727Kg Kg 質(zhì)子的質(zhì)量質(zhì)子的質(zhì)量 = 1.6726= 1.672610102727Kg Kg 中子和質(zhì)子的質(zhì)量和中子和質(zhì)子的質(zhì)量和 = 3.3475= 3.347510102727Kg Kg 氘核的質(zhì)量氘核的質(zhì)量 = 3.3436= 3.343610102727Kg Kg 質(zhì)量差質(zhì)量差 = 0.0039= 0.003910102727Kg Kg HHn211110四、質(zhì)量虧損四、質(zhì)量虧損2 2、質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損：原子分解為核子時(shí)，質(zhì)量：原子分解為核子時(shí)，質(zhì)量增加；核子結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量減少。增加；核子結(jié)合成原子核時(shí)，質(zhì)量減少。原子核的質(zhì)量小于組成原

14、子核的核子的原子核的質(zhì)量小于組成原子核的核子的質(zhì)量之和，叫做質(zhì)量虧損。質(zhì)量之和，叫做質(zhì)量虧損。1 1、例題：、例題： 核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量虧損虧損mm，正表明它們?cè)诨ハ嘟Y(jié)合過程，正表明它們?cè)诨ハ嘟Y(jié)合過程中放出了能量中放出了能量 E=mE=mc c2 2課堂練習(xí):(1)試證明，試證明，1原子質(zhì)量單位原子質(zhì)量單位u相當(dāng)于相當(dāng)于931.50 MeV的能的能量量1u=1.6606-27kg，光速，光速c=3108m/s，1eV=1.602210-19J (2)碳原子的質(zhì)量是碳原子的質(zhì)量是12.000 000 u12.000 000 u，可以看做是由，可以看做是由

15、6 6個(gè)氫原子個(gè)氫原子( (質(zhì)量是質(zhì)量是1.007 825u)1.007 825u)和和6 6個(gè)中子組成的求個(gè)中子組成的求核子結(jié)合成碳原子核時(shí)釋放的能量核子結(jié)合成碳原子核時(shí)釋放的能量( (在計(jì)算中可以在計(jì)算中可以用碳原子的質(zhì)量代替碳原子核的質(zhì)量，用氫原子的用碳原子的質(zhì)量代替碳原子核的質(zhì)量，用氫原子的質(zhì)量代替質(zhì)子的質(zhì)量，因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量可以在相減質(zhì)量代替質(zhì)子的質(zhì)量，因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量可以在相減過程中消去過程中消去) )87.47MeV87.47MeV比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定越牢固，原子核越穩(wěn)定。 比結(jié)合能比結(jié)合能：結(jié)合能與核結(jié)合能與核

16、子數(shù)之比，子數(shù)之比，稱做為比結(jié)稱做為比結(jié)合能。也叫合能。也叫平均結(jié)合能平均結(jié)合能。第四章 原子核第三節(jié) 放射性同位素粵教版選修粵教版選修3-5 3、半衰期的應(yīng)用、半衰期的應(yīng)用 在地質(zhì)和考古工作中，利用放射性衰變的半衰期來在地質(zhì)和考古工作中，利用放射性衰變的半衰期來推斷地層或古代文物的年代推斷地層或古代文物的年代 第四章 原子核第四節(jié) 核力與結(jié)合能粵教版選修粵教版選修3-5二、重核與輕核二、重核與輕核 核越來越大，有些核子間的距離越來核越來越大，有些核子間的距離越來越遠(yuǎn)。隨著距離的增加，核力與電磁力都越遠(yuǎn)。隨著距離的增加，核力與電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以，原子會(huì)減小，但核力減小得更快。所以，原子核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果不再成對(duì)原子核就不穩(wěn)定了。這時(shí)，如果不再成對(duì)地增加核子，而只增加中子，地增加核子，而只增加中子，中子與其他中子與其他核子沒有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，核子沒有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。有助于維系原子核的穩(wěn)定。由于這個(gè)原因，由于這個(gè)原因，穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。穩(wěn)定的重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。 如何定