走進原子核 放射性元素衰變

原子核第四章原子核第二節(jié)核衰變與核反應(yīng)方程

人們通過什么現(xiàn)象或?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)原子核是由更小的微粒構(gòu)成的？人們認識原子核的結(jié)構(gòu)就是從天然放射性開始的。？

雖然放射線看不見，但是我們可以根據(jù)一些現(xiàn)象來探知放射線的存在，這些現(xiàn)象主要是：探測射線的方法1、使氣體電離2、使照相底片感光3、使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光1896年，法國科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾的放射性現(xiàn)象。發(fā)出不可見的射線穿透黑紙使底片感光一、放射性的發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象：某些物質(zhì)自發(fā)地放射出看不見的射線的現(xiàn)象。放大了1000倍的鈾礦石天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)說明原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)鋇鈾云母翠砷銅鈾礦斜水鉬鈾礦鈾鈣石礦鉛盒放射源射線天然放射性元素的原子核發(fā)出的射線可使照相底片感光照相底片1898年，波蘭籍的法國科學(xué)家居里夫人發(fā)現(xiàn)比鈾強200萬倍的放射性元素鐳和釙，1903年獲諾貝爾獎。放射性放射性元素發(fā)射射線的性質(zhì)具有放射性的元素放出射線后，元素的性質(zhì)發(fā)生變化天然放射性元素大于83的元素原子序數(shù)小于83的一些天然元素也有具有放射性。例：Na,P等。放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有三種：天然放射現(xiàn)象

γ氦核流電子流高頻電磁波（光子流）+2e-e不帶電最強較強

最弱最弱較強最強三種射線性質(zhì)0.1c0.9cc三種射線鉛盒放射源照相底片思考：判斷圖中對應(yīng)哪種射線？

N2粒子盧瑟福的粒子轟擊氮核實驗—質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)粒子轟擊氮核產(chǎn)生了可以穿透鋁箔的質(zhì)子147N178O42HeH11盧瑟福的粒子轟擊氮核實驗這個質(zhì)子是粒子直接從氮核中打出的，還是粒子打進復(fù)核后形成的復(fù)核發(fā)生衰變

時放出的呢?為了弄清這個問題，英國物理學(xué)家布拉凱特又在充氮的云室里做了這個實驗．如果質(zhì)子是粒子直接從氮核中打出的，那么在云室里就會看到四條徑跡：放射粒子的徑跡、碰撞后散射的．粒子的徑跡、質(zhì)子的徑跡及拋出質(zhì)子后的核的反沖徑跡．如果粒子打進氮核后形成一個復(fù)核，這復(fù)核立即發(fā)生衰變放出一個質(zhì)子，那么在云室里就能看到三條徑跡：入射粒子的徑跡、質(zhì)子的徑跡及反沖核的徑跡（見左上圖）．布拉凱特拍攝了兩萬多張云室照片，終于從四十多萬條“粒子徑跡的照片中，發(fā)現(xiàn)有八條產(chǎn)生了分叉（見下圖）．分叉的情況表明，這第二種設(shè)想是正確的．從質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以知道產(chǎn)生的新核是氧17，核反應(yīng)方程如下：原子核都是由質(zhì)子組成的嗎？原子核的比荷<質(zhì)子的比荷盧瑟福猜想：原子核內(nèi)還有不帶電的“中子”(neutron)1932年盧瑟福的學(xué)生查德威克發(fā)現(xiàn)了中子實驗測量:(1)這種不可見的粒子在電場、磁場中不偏轉(zhuǎn)，表明它不帶電；(2)測定其速度小于C/10,表明它不是γ射線;(3)通過與氫核的碰撞,測定其質(zhì)量mX≈mH，即與氫核(質(zhì)子)質(zhì)量相當．核反應(yīng)方程①質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：

核反應(yīng)方程是：②中子的發(fā)現(xiàn)核反應(yīng)方程是：3、原子核的表示:X表示

元素符號Z表示

質(zhì)子數(shù)A表示

質(zhì)量數(shù)4．同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子，在元素周期表中處于同一位置，互稱同位素。同種元素的同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。諾貝爾的搖籃當人們評論盧瑟福的成就時，總要提到他“桃李滿天下”。在盧瑟福的悉心培養(yǎng)下，他的學(xué)生和助手有多人獲得了諾貝爾獎金：1921年，盧瑟福的助手索迪獲諾貝爾化學(xué)獎1922年，盧瑟福的學(xué)生阿斯頓獲諾貝爾化學(xué)獎；1922年，盧瑟福的學(xué)生玻爾獲諾貝爾物理獎；1927年，盧瑟福的助手威爾遜獲諾貝爾物理獎；1935年，盧瑟福的學(xué)生查德威克獲諾貝爾物理獎；1948年，盧瑟福的助手布萊克特獲諾貝爾物理獎；1951年，盧瑟福的學(xué)生科克拉夫特和瓦耳頓，共同獲得諾貝爾物理獎；1978年，盧瑟福的學(xué)生卡皮茨獲諾貝爾物理獎。有人說，如果世界上設(shè)立培養(yǎng)人才的諾貝爾獎金的話，那么盧瑟福是第一號候選人。放射性元素的衰變一、衰變1、原子核放出α粒子或β粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ?/p>

α衰變：放出α粒子的衰變，如

β衰變：放出β粒子的衰變，如

2.種類：衰變前后的電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒α衰變：

β衰變：

說明：中間用單箭頭，不用等號；

與化學(xué)方程式不同2.是質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒;3．規(guī)律：衰變方程4.本質(zhì)：α衰變：原子核內(nèi)少兩個質(zhì)子和兩個中子β衰變：原子核內(nèi)的一個中子變成質(zhì)子，同時放出一個電子說明：當放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時就會伴隨著γ輻射。這時，放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會同時具有α、β和γ三種射線。γ射線是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的，核反應(yīng)方程1.核反應(yīng)：除了天然放射性元素會自動產(chǎn)生自發(fā)核衰變外，還可以利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轟擊原子核，以產(chǎn)生新的原子核，這個過程叫做核反應(yīng)。2.反應(yīng)能：在核反應(yīng)過程中，原子核的質(zhì)量和電荷數(shù)會發(fā)生變化，同時伴隨著能量的釋放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反應(yīng)能。

例1．下列核反應(yīng)方程中正確的是（）B例2．α粒子轟擊硼10生成氮13和X粒子；氮13具有放射性，放出Y粒子并生成碳13，則X粒子和Y粒子分別是A．質(zhì)子和中子B．質(zhì)子和電子C．中子和電子D．中子和正電子Ｄ例3．（2007上海卷）衰變?yōu)橐?jīng)過m次衰變和n次衰變，則m，n分別為

（A）2，4 （B）4，2 （C）4，6（D）16，6B半衰期何為“半衰期”？放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時間。四、半衰期（衰變快慢）注：半衰期有核本身的因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。1．定義：原子核數(shù)目因衰變減少到原來的一半所經(jīng)過的時間，叫半衰期。2．衰變規(guī)律：（與溫度、壓強、單質(zhì)或化合物等無關(guān)）

關(guān)于半衰期，以下說法正確的是：A．同種放射性元素在化合物中的半衰期比單質(zhì)中長。B．升高溫度可以使半衰期縮短。C．氡的半衰期為3.8天，若有四個氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下一個。D．氡的半衰期為3.8天，4克氡原子核，經(jīng)過7.6天就只剩下1克?！惧e解】每經(jīng)過3.8天就有半數(shù)的氡核發(fā)生衰變，經(jīng)過兩個半衰期即7.6天后，只剩下四分之一的氡，故選C，D。【錯解原因】放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間是一種統(tǒng)計規(guī)律，半衰期對某一個或某幾個原子核來說，是無意義的?！吧鲜觥苯夥ê鲆暳诉@一事實，故錯選了C。【分析解答】考慮到放射性元素衰變的快慢是跟原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，又考慮到半衰期是一種統(tǒng)計規(guī)律，即給定的四個氡核是否馬上衰變會受到各種偶然因素的支配。因此，正確答案只有D。半衰期3.衰變曲線tm半衰期4.說明：對一定量的某種放射性元素，有些核先衰變，有些核后衰變，每個核的存活時間是不一樣的。放射性核素的平均存活時間稱為平均壽命，記為t。根據(jù)放射性衰減規(guī)律，半衰期與平均壽命之間的關(guān)系為：T1/2=0.693τ。每一種放射性元素都有一定的半衰期，不同的放射性元素，半衰期不同。例如：氡222變?yōu)獒?18的半衰期為3.8天，而鐳226變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，鈾238變?yōu)殁Q234的半衰期為4.5×109年。半衰期5.注意：半衰期由放射性元素的原子核內(nèi)部本身的因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強、溫度等)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)。

例如，一種放射性元素，不管它以單質(zhì)存在還是以化合物的形式存在，或者對它加壓，或者增高它的溫度，都不能改變其半衰期。例4．下列說法正確的是（）A.α射線與γ射線都是電磁波B.β射線為原子的核外電子電離后形成的電子流用加溫、加壓或改變其化學(xué)狀態(tài)的方法都不能改變原子核衰變的半衰期D.原子核經(jīng)過衰變生成新核，則新核的質(zhì)量總等于原核的質(zhì)量C課堂練習題1.關(guān)于α射線,β射線,γ射線,下列說法正確的是:A．α射線是十分之一光速的氦核,不帶電Ｂ．β射線是高速電子流,穿透能力最強Ｃ．γ射線是α衰變或β衰變產(chǎn)生的新核輻射出來的Ｄ．γ射線是波長極短的電磁波,電離作用最弱2.鉍210半衰期是5天,100克的鉍210經(jīng)過15天后,發(fā)生了衰變的有

A.12.5克B.25克C.50克D.87.5克ＣＤＤ3.關(guān)于放射元素放出α、β、γ三種射線的說法中正確的是（）

A.原子核每放出一個α粒子，就減少兩個質(zhì)子和兩個中子。

B.原子核每放出一個β粒子，就增加一個質(zhì)子，減少一個中子。

C.原子核每放出一個β粒子，就增加一個中子，減少一個質(zhì)子。

D.原子核在放出α射線、β射線的同時，常伴隨著放出γ射線。答案ABD課堂練習題4．α粒子轟擊硼10生成氮13和X粒子；氮13具有放射性，放出Y粒子并生成碳13，則X粒子和Y粒子分別是A．質(zhì)子和中子B．質(zhì)子和電子C．中子和電子D．中子和正電子Ｄ5．礦石中含有A，B兩種放射性元素，已知A元素的半衰期為10天。B元素的半衰期為30天，經(jīng)過60天后，兩種放射性元素的質(zhì)量恰好相等，則礦石中A，B兩種元素原來的質(zhì)量之比是A．16：1B．8：1C．4：1