第五章　2　放射性元素的衰變

2放射性元素的衰變［學(xué)習(xí)目標(biāo)］1.知道什么是α衰變和β衰變，能運用衰變規(guī)律寫出衰變方程(重點)。2.知道半衰期的概念和半衰期的統(tǒng)計意義，能利用半衰期公式進(jìn)行簡單計算(重難點)。3.知道核反應(yīng)及其遵循的規(guī)律，會正確書寫核反應(yīng)方程(重點)。4.知道放射性同位素，了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和防護(hù)。一、原子核的衰變1.定義：原子核自發(fā)地放出或，而變成另一種原子核的變化。

2.衰變類型(1)α衰變：原子核放出α粒子的衰變。進(jìn)行α衰變時，質(zhì)量數(shù)，電荷數(shù)

92238U的α衰變方程：92238U(2)β衰變：原子核放出β粒子的衰變。進(jìn)行β衰變時，質(zhì)量數(shù)，電荷數(shù)，

90234Th的β衰變方程：90234Th→3.衰變規(guī)律：原子核衰變前后和都守恒。

如圖為α衰變、β衰變示意圖。(1)當(dāng)原子核發(fā)生α衰變時，原子核的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)如何變化？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)當(dāng)原子核發(fā)生β衰變時，新核的核電荷數(shù)相對原來的原子核在元素周期表中的位置怎樣變化？(3)原子核中沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例192238U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)?2206(1)一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變？(2)82206Pb與________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.衰變方程的書寫：衰變方程用“→”，而不用“=”表示，因為衰變方程表示的是原子核的變化，而不是化學(xué)反應(yīng)。2.衰變次數(shù)的判斷技巧(1)方法：設(shè)放射性元素ZAX經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Z'A'Y，則衰變方程為：ZA根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可列方程：A=A'+4n，Z=Z'+2n-m。(2)技巧：為了確定衰變次數(shù)，一般先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)(這是因為β衰變的次數(shù)多少對質(zhì)量數(shù)沒有影響)，然后根據(jù)衰變規(guī)律確定β衰變的次數(shù)。二、半衰期放射性同位素衰變的快慢有一定的規(guī)律。例如氡222經(jīng)過α衰變成為釙218。如圖所示，橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)表示任意時刻氡的質(zhì)量m與t=0時的質(zhì)量m0的比值。通過觀察，你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.定義：放射性元素的原子核有發(fā)生衰變所需的時間。

2.特點：(1)不同的放射性元素，半衰期，甚至差別非常大。

(2)放射性元素衰變的快慢是由決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系。

3.適用條件：半衰期描述的是，不適用于少數(shù)原子核的衰變。

4.衰變規(guī)律：N余=N原(12)tT，m余=m0(12)tT，式中N原、m0表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量，N余1.放射性元素衰變有一定的速率。鐳226衰變?yōu)殡?22的半衰期為1620年，有人說：20g鐳226經(jīng)過1620年有一半發(fā)生衰變，鐳226還有10g，再經(jīng)過1620年另一半鐳226也發(fā)生了衰變，鐳226就沒有了。這種說法對嗎？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.10個92238U經(jīng)過一個半衰期之后一定還剩5個________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2(多選)(2024·佛山市模擬)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系中存在大量的放射性同位素26Al，其半衰期為72萬年，衰變方程為1326Al→1226Mg+Y，則(A.Y是中子B.衰變過程質(zhì)量數(shù)守恒C.地球上的放射性同位素26Al與月球上的放射性同位素26Al半衰期相等D.銀河系中現(xiàn)有的放射性同位素26Al將在144萬年后全部衰變?yōu)?6Mg三、核反應(yīng)1.核反應(yīng)：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生或者發(fā)生狀態(tài)變化的過程。

(1)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。(2)實質(zhì)：用粒子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核內(nèi)部使核發(fā)生了轉(zhuǎn)變。2.原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)(1)1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，714N+24He(2)1932年查德威克用α粒子轟擊鈹，發(fā)現(xiàn)了中子：49Be+24He(3)1934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)方程1327Al+24He→

+01n，3.遵循規(guī)律：守恒，守恒。

衰變和原子核的人工轉(zhuǎn)變有什么不同？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例3完成下列核反應(yīng)方程，并指出其中哪個是發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，哪個是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。(1)714N+01n→(2)714N+24He→(3)510B+01n→(4)49Be+24He→(5)2656Fe+12H→書寫核反應(yīng)方程時要注意1.質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；2.中間用箭頭，不能寫成等號；3.核反應(yīng)方程遵守質(zhì)量數(shù)守恒而不是質(zhì)量守恒，核反應(yīng)過程中，一般會發(fā)生質(zhì)量的變化。四、放射性同位素及其應(yīng)用輻射與安全1.放射性同位素(1)定義：具有的同位素。

(2)類型：放射性同位素和放射性同位素。

(3)與天然放射性物質(zhì)相比，人工放射性同位素的資源，放射強(qiáng)度容易，半衰期比較，因此放射性廢料容易，獲得了廣泛的應(yīng)用。

2.應(yīng)用：(1)射線測厚儀：工業(yè)部門使用放射性同位素發(fā)出的射線來測厚度。(2)放射治療：利用放射性同位素發(fā)出的射線破壞癌細(xì)胞組織。(3)培優(yōu)、保鮮：利用放射性同位素放出的射線照射種子培育優(yōu)良品種等。(4)示蹤原子：一種元素的各種同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)，用放射性同位素替換非放射性的同位素后可以探測出原子到達(dá)的位置。3.輻射與安全：人類一直生活在放射性的環(huán)境中，過量的射線對人體組織有作用。要防止對水源、空氣、用具等的污染。

例4放射性同位素在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，下列關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用與防護(hù)的說法不正確的是()A.利用γ射線照射食品，可以殺死使食物腐敗的細(xì)菌，延長保質(zhì)期B.利用示蹤原子可以研究生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能C.利用射線的貫穿作用，可以制成射線測厚裝置D.放射治療利用了射線對病灶細(xì)胞的電離作用答案精析一、1.α粒子β粒子2.(1)減少4減少224He(2)不變加13.電荷數(shù)質(zhì)量數(shù)思考與討論(1)原子核發(fā)生α衰變時，質(zhì)子數(shù)減少2，中子數(shù)減少2。(2)原子核發(fā)生β衰變時，新核的核電荷數(shù)增加1，新核在元素周期表中的位置向后移動一位。(3)β衰變的實質(zhì)：原子核中的中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子且放出一個電子即β粒子，使新核電荷數(shù)增加1，而新核的質(zhì)量數(shù)不改變，即：01n→例1(1)8次α衰變和6次β衰變(2)1022解析(1)設(shè)92238U衰變?yōu)?2206Pb經(jīng)過x次α衰變和238=206+4x①92=82+2x-y②聯(lián)立①②解得x=8，y=6即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變。(2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，而質(zhì)子數(shù)增加1，故82206Pb較92238U質(zhì)子數(shù)少二、每過3.8d就有一半的氡發(fā)生了衰變。梳理與總結(jié)1.半數(shù)2.(1)不同(2)核內(nèi)部自身的因素3.統(tǒng)計規(guī)律思考與討論1.不對。經(jīng)過第二個1620年后鐳226還剩5g。2.不正確。半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，不適用于少數(shù)原子核的衰變。例2BC［由電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知Y為正電子，故A錯誤；衰變過程質(zhì)量數(shù)守恒，故B正確；半衰期是原子核固有的屬性，與外界條件無關(guān)，故C正確；26Al半衰期為72萬年，則經(jīng)過72萬年有一半的26Al發(fā)生衰變，再過72萬年剩余一半的26Al的二分之一發(fā)生衰