放射性元素的衰變（教學(xué)課件）（人教版2019選擇性必修第三冊(cè)）

第2節(jié)

放射性元

素的衰變第五章

人教版

選擇性必修第三冊(cè)原子核的衰變01半衰期02核反應(yīng)03放射性同位素及其應(yīng)用04新課導(dǎo)入在古代，不論是東方還是西方，都有一批人追求“點(diǎn)石成金”之術(shù)，他們?cè)噲D利用化學(xué)方法將一些普通的礦石變成黃金。當(dāng)然，這些煉金術(shù)士的希望都破滅了。那么，真的存在能讓一種元素變成另一種元素的過程嗎？原子核的衰變PART01（電子

）（氦核

）放射性衰變后的原子核ɑ粒子β粒子放射性衰變后的原子核

天然放射現(xiàn)象中原子核自發(fā)地放出

α射線或β射線，由于核電荷數(shù)變了，它在元素周期表中的位置就變了，就變成另一種原子核。我們把這種變化稱為原子核的衰變。

1、衰變⑴α衰變?cè)雍俗园l(fā)放出α粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说倪^程叫α衰變。

原子核放出一個(gè)α粒子（），質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，就成了一個(gè)新原子核的過程。

2、衰變的種類衰變的種類α衰變?chǔ)滤プ?/p>

比如鈾238核放出一個(gè)α粒子后，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，就變成了釷234核。衰變方程：ɑ粒子核核

在α衰變中，新核的質(zhì)量數(shù)與原來的核的質(zhì)量數(shù)有什么關(guān)系？相對(duì)于原來的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置應(yīng)當(dāng)向前移還是向后移？要移動(dòng)幾位？你能概括出α衰變的質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)變化的一般規(guī)律嗎？α衰變的一般方程：

在這個(gè)衰變過程中，衰變前的質(zhì)量數(shù)等于衰變后的質(zhì)量數(shù)之和；衰變前的電荷數(shù)等于衰變后的電荷數(shù)之和。發(fā)生一次α衰變，困為原子序數(shù)減小2，所以相對(duì)于原來的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置應(yīng)當(dāng)向前移2位。α衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)守恒。思考與討論⑵β衰變?cè)雍俗园l(fā)放出β粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说倪^程叫β衰變。原子核放出一個(gè)β粒子（），質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，就成了一個(gè)新原子核的過程。

比如

發(fā)生α衰變后產(chǎn)生的

也具有放射性，它放出一個(gè)β

粒子后質(zhì)量數(shù)沒有改變，但電荷數(shù)增加了1，就變成鏷

。

核β粒子核“電荷數(shù)之和”指代數(shù)和，因?yàn)榘l(fā)生β衰變時(shí)，電子的電荷數(shù)是－1。在β衰變中，質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)有什么變化規(guī)律？原子核里沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？

β衰變的一般方程：β衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)守恒。β衰變過程中，衰變前的質(zhì)量數(shù)等于衰變后的質(zhì)量數(shù)之和；衰變前的電荷數(shù)等于衰變后的電荷數(shù)之和。思考與討論α衰變的本質(zhì)

衰變的本質(zhì)

β衰變的本質(zhì)β衰變實(shí)質(zhì)是核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子。α衰變實(shí)質(zhì)是核內(nèi)的兩個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)氦核。

放射性的原子核在發(fā)生α衰變、β衰變時(shí)產(chǎn)生的新核處于高能級(jí)，這時(shí)它要向低能級(jí)躍遷，并放出γ光子。γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的。

當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)衰變時(shí)，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時(shí)伴隨著γ射線輻射。這時(shí)，放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會(huì)同時(shí)具有α、β、γ三種射線。α、β、γ三種射線同時(shí)出現(xiàn)γ射線的產(chǎn)生化學(xué)方程式核反應(yīng)方程式聯(lián)系區(qū)別電荷、質(zhì)量守恒電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒用符號(hào)用箭頭說明：1.中間用單箭頭，不用等號(hào)；2.是質(zhì)量數(shù)守恒，不是質(zhì)量守恒;3.方程及生成物要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),不能杜撰。注意：質(zhì)量數(shù)守恒指衰變前后核子的總數(shù)不變，并不是質(zhì)量不變！3、核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)5、一種元素只能發(fā)生一種衰變，但在一塊放射性物質(zhì)中可以同時(shí)放出α、β和γ三種射線。2、放射性元素衰變不可能有單獨(dú)的γ衰變！γ粒子不是帶電的粒子，因此γ射線并不影響原子核的核電荷數(shù)，故γ射線不會(huì)改變?cè)卦谥芷诒碇械奈恢谩?、元素的放射性與元素存在的狀態(tài)無關(guān)，放射性表明原子核是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的。4、衰變后元素的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，即：生成了新的原子核！1、核反應(yīng)指的是原子核內(nèi)部核子數(shù)發(fā)生相應(yīng)變化，而化學(xué)反應(yīng)指的是原子核外最外層電子數(shù)發(fā)生變化，二者存在本質(zhì)的不同。知識(shí)深化：【思考】設(shè)放射性元素經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素，試分析：（1）衰變方程（2）衰變次數(shù)n和m

電荷數(shù)守恒：質(zhì)量數(shù)守恒：解得：

5、衰變次數(shù)的計(jì)算【注意】為了確定衰變次數(shù)，一般是由質(zhì)量數(shù)的改變先確定α衰變的次數(shù)，這是因?yàn)棣滤プ兊拇螖?shù)的多少對(duì)質(zhì)量數(shù)沒有影響，然后再根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。α衰變：β衰變：ABc衰變ABc衰變?？碱}型：反比F內(nèi)>>F外動(dòng)量守恒：

動(dòng)量守恒：牛頓第二定律：

6、衰變中的動(dòng)量守恒問題ABc衰變?？碱}型：反比α衰變：β衰變：兩圓外切，α粒子半徑大兩圓內(nèi)切，β粒子半徑大BD

小試牛刀

B小試牛刀

B小試牛刀半衰期PART0211.47.63.81/21/41/8m/m0t/天0放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間。氡的衰變m/m0t/天3.81/22×3.81/43×3.81/81/164×3.8……1、半衰期（τ）11.47.63.81/21/41/8m/m0t/天0⑴元素的半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，只與元素的種類有關(guān)，跟元素所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。不同元素半衰期不同。⑵半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用，對(duì)少數(shù)原子核是不適用的。1、半衰期（τ）

例如：氡222衰變?yōu)獒?18的半衰期為3.8天

鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年

鈾238衰變?yōu)殁Q234的半衰期長(zhǎng)達(dá)4.5×109年半衰期是表示放射性元素本身衰變快慢的物理量。不同元素的半衰期不同，有的差別很大。衰變的半衰期描述的對(duì)象是大量的原子核，不是個(gè)別原子核，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律。比如某原子核半衰期是2天，現(xiàn)在有兩個(gè)這樣的原子核，那么過兩天后是不是就剩下一個(gè)了？想一想小試牛刀A小試牛刀B核反應(yīng)PART031、定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核或發(fā)生狀態(tài)變化的過程。3、規(guī)律：質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒2、條件：用α粒子、質(zhì)子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發(fā)生轉(zhuǎn)變。核反應(yīng)⑴1919年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)。⑵1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)。⑶1934年約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)。4、原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)小試牛刀放射性同位素及其應(yīng)用PART04很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它們被稱為放射性同位素。1、放射性同位素的分類⑴天然放射性同位素。⑵人工放射性同位素。2、人工放射性同位素的優(yōu)勢(shì)（與天然的放射性物質(zhì)相比）⑴放射強(qiáng)度容易控制。⑵半衰期短，廢料易處理。不過40多種已達(dá)1000多種(3)可以制成各種需要的形狀。放射性同位素（1）射線測(cè)厚儀

在鋼板一面，放置γ射線源，另一面放著接收裝置。那么鋼板越厚，接收到了射線信號(hào)越弱，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度就可以測(cè)量金屬板的厚度?！忙蒙渚€具有很強(qiáng)的穿透性3、放射性同位素及其應(yīng)用(2)放射治療——γ射線對(duì)細(xì)胞有很強(qiáng)的殺傷力伽馬刀治療癌癥——γ射線遺傳基因發(fā)生變異,培育優(yōu)良品種（3）培優(yōu)保鮮——γ射線可以殺死細(xì)菌食品保鮮醫(yī)學(xué)方面：給人注射碘的放射性同位素碘131,在頸部底部的甲狀腺(紅色，部分被遮蔽)，被放射性示蹤劑碘131高亮著色。定時(shí)用探測(cè)器測(cè)量甲狀腺及鄰近組織的放射強(qiáng)度，有助于診斷甲狀腺的疾病。(4)示蹤原子——同位素化學(xué)性質(zhì)相同，這樣就可以用放射性同位素了解各元素的流向。農(nóng)業(yè)方面：棉花在開花、結(jié)桃的時(shí)候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子.上，磷肥也能被吸收。但是，什么時(shí)候的吸收率最高、磷在作物內(nèi)能存留多長(zhǎng)時(shí)間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花的葉面上，然后每隔一定時(shí)間用探測(cè)器測(cè)量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問題就解決了。小試牛刀D輻射與安全PART05

人類一直生活在放射性的環(huán)境中。例如，地球上的每個(gè)角落都有來自宇宙的射線，我們周圍的巖石，其中也有放射性物質(zhì)。不過這些射的強(qiáng)度都在安全劑量之內(nèi)，對(duì)我們沒有傷害。電磁信號(hào)

然而過量的射線對(duì)人體組織有破壞作用，這種破壞往往是對(duì)細(xì)胞核的破壞，有時(shí)不會(huì)馬上察覺。

所以使用放射性同位素質(zhì)，都必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，做好防護(hù)。防止對(duì)空氣，水源等的污染。

體檢時(shí)還會(huì)做X射線透視，這更是劑量比較大的照射。不過這些射的強(qiáng)度都在安全劑量之內(nèi)，對(duì)我們沒有傷害。香煙中含有釙210我們的食物和日常用品中，有的也具有放射性.食鹽和有些水晶眼鏡片中含有鉀40生活中，哪些植物可以吸收放射線呢？生活中具有放射性的物質(zhì)仙人球海帶大蒜輻射與安全放射性物質(zhì)標(biāo)志核反應(yīng)堆外層的厚厚的水泥建筑在生活中要有防范意識(shí)，盡可能遠(yuǎn)離放射源.防護(hù)操作放射性物質(zhì)的設(shè)備在防護(hù)狀態(tài)下操作放射性物質(zhì)全身污染檢測(cè)儀C-14（“碳鐘”）年代測(cè)定法，又稱放射性碳定年法，就是根據(jù)C-14衰變的程度來判定古生物體的年代，該項(xiàng)研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。要推斷一塊古木的年代，可以先把古木加溫，制取1g碳的樣品，再用粒子計(jì)數(shù)器進(jìn)行測(cè)量。如果測(cè)得樣品每分鐘衰變的次數(shù)正好是現(xiàn)代植物所制樣品的一半，表明這塊古木經(jīng)過了14C的一個(gè)半衰期，即5730年，如果測(cè)得每分鐘衰變的次數(shù)是其他值，也可以根據(jù)半衰期計(jì)算出古木的年代。穩(wěn)定14C半衰期τ=5730

年碳14測(cè)年技術(shù)科學(xué)漫步典例分析PART06√

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√

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判一判【例題】關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.天然放射現(xiàn)象表明原子內(nèi)部有一定結(jié)構(gòu)B.升高溫度可以改變?cè)雍怂プ兊陌胨テ贑.β射線是原子核外的電子形成的電子流D.三種射線中γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離作用最小D小試牛刀【例題】(多選)對(duì)放射性的應(yīng)用，下列說法中正確的是(

)A.射線能殺傷癌細(xì)胞或阻止癌細(xì)胞分裂，對(duì)人體正常細(xì)胞不會(huì)有傷害作用B.對(duì)有放射性的廢料，要裝入特制的容器并埋入深地層進(jìn)行處理C.γ射線探傷儀中的放射源必須存放在特制容器里，而不能隨意放置D.對(duì)可能產(chǎn)生放射性污染的場(chǎng)所或物品進(jìn)行檢測(cè)是很有必要的BCD小試牛刀【例題】(多選)地球的年齡到底有多大，科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過對(duì)目前發(fā)現(xiàn)最古老的巖石中鈾和鉛含量來推算.測(cè)得該巖石中現(xiàn)含有的鈾是巖石形成初期時(shí)(巖石形成初期時(shí)不含鉛)的一半，鈾238衰變后形成鉛20