走进原子核 放射性元素衰变

原子核第四章原子核第二节核衰变与核反应方程

人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？人们认识原子核的结构就是从天然放射性开始的。？

虽然放射线看不见，但是我们可以根据一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：探测射线的方法1、使气体电离2、使照相底片感光3、使荧光物质产生荧光1896年，法国科学家贝克勒尔发现了铀的放射性现象。发出不可见的射线穿透黑纸使底片感光一、放射性的发现天然放射现象：某些物质自发地放射出看不见的射线的现象。放大了1000倍的铀矿石天然放射现象的发现说明原子核具有复杂结构钡铀云母翠砷铜铀矿斜水钼铀矿铀钙石矿铅盒放射源射线天然放射性元素的原子核发出的射线可使照相底片感光照相底片1898年，波兰籍的法国科学家居里夫人发现比铀强200万倍的放射性元素镭和钋，1903年获诺贝尔奖。放射性放射性元素发射射线的性质具有放射性的元素放出射线后，元素的性质发生变化天然放射性元素大于83的元素原子序数小于83的一些天然元素也有具有放射性。例：Na,P等。放射性物质发出的射线有三种：天然放射现象

γ氦核流电子流高频电磁波（光子流）+2e-e不带电最强较强

最弱最弱较强最强三种射线性质0.1c0.9cc三种射线铅盒放射源照相底片思考：判断图中对应哪种射线？

N2粒子卢瑟福的粒子轰击氮核实验—质子的发现粒子轰击氮核产生了可以穿透铝箔的质子147N178O42HeH11卢瑟福的粒子轰击氮核实验这个质子是粒子直接从氮核中打出的，还是粒子打进复核后形成的复核发生衰变

时放出的呢?为了弄清这个问题，英国物理学家布拉凯特又在充氮的云室里做了这个实验．如果质子是粒子直接从氮核中打出的，那么在云室里就会看到四条径迹：放射粒子的径迹、碰撞后散射的．粒子的径迹、质子的径迹及抛出质子后的核的反冲径迹．如果粒子打进氮核后形成一个复核，这复核立即发生衰变放出一个质子，那么在云室里就能看到三条径迹：入射粒子的径迹、质子的径迹及反冲核的径迹（见左上图）．布拉凯特拍摄了两万多张云室照片，终于从四十多万条“粒子径迹的照片中，发现有八条产生了分叉（见下图）．分叉的情况表明，这第二种设想是正确的．从质量数守恒和电荷数守恒可以知道产生的新核是氧17，核反应方程如下：原子核都是由质子组成的吗？原子核的比荷<质子的比荷卢瑟福猜想：原子核内还有不带电的“中子”(neutron)1932年卢瑟福的学生查德威克发现了中子实验测量:(1)这种不可见的粒子在电场、磁场中不偏转，表明它不带电；(2)测定其速度小于C/10,表明它不是γ射线;(3)通过与氢核的碰撞,测定其质量mX≈mH，即与氢核(质子)质量相当．核反应方程①质子的发现：

核反应方程是：②中子的发现核反应方程是：3、原子核的表示:X表示

元素符号Z表示

质子数A表示

质量数4．同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子，在元素周期表中处于同一位置，互称同位素。同种元素的同位素具有相同的化学性质。诺贝尔的摇篮当人们评论卢瑟福的成就时，总要提到他“桃李满天下”。在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖金：1921年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖1922年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖；1922年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖；1927年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖；1935年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖；1948年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖；1951年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同获得诺贝尔物理奖；1978年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。有人说，如果世界上设立培养人才的诺贝尔奖金的话，那么卢瑟福是第一号候选人。放射性元素的衰变一、衰变1、原子核放出α粒子或β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变

α衰变：放出α粒子的衰变，如

β衰变：放出β粒子的衰变，如

2.种类：衰变前后的电荷数和质量数都守恒α衰变：

β衰变：

说明：中间用单箭头，不用等号；

与化学方程式不同2.是质量数守恒，不是质量守恒;3．规律：衰变方程4.本质：α衰变：原子核内少两个质子和两个中子β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子说明：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时就会伴随着γ辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β和γ三种射线。γ射线是伴随α射线和β射线产生的，核反应方程1.核反应：除了天然放射性元素会自动产生自发核衰变外，还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轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应。2.反应能：在核反应过程中，原子核的质量和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应能。

例1．下列核反应方程中正确的是（）B例2．α粒子轰击硼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，则X粒子和Y粒子分别是A．质子和中子B．质子和电子C．中子和电子D．中子和正电子Ｄ例3．（2007上海卷）衰变为要经过m次衰变和n次衰变，则m，n分别为

（A）2，4 （B）4，2 （C）4，6（D）16，6B半衰期何为“半衰期”？放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。四、半衰期（衰变快慢）注：半衰期有核本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关。1．定义：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间，叫半衰期。2．衰变规律：（与温度、压强、单质或化合物等无关）

关于半衰期，以下说法正确的是：A．同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。B．升高温度可以使半衰期缩短。C．氡的半衰期为3.8天，若有四个氡原子核，经过7.6天就只剩下一个。D．氡的半衰期为3.8天，4克氡原子核，经过7.6天就只剩下1克。【错解】每经过3.8天就有半数的氡核发生衰变，经过两个半衰期即7.6天后，只剩下四分之一的氡，故选C，D。【错解原因】放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是一种统计规律，半衰期对某一个或某几个原子核来说，是无意义的。“上述”解法忽视了这一事实，故错选了C。【分析解答】考虑到放射性元素衰变的快慢是跟原子所处的物理状态或化学状态无关，又考虑到半衰期是一种统计规律，即给定的四个氡核是否马上衰变会受到各种偶然因素的支配。因此，正确答案只有D。半衰期3.衰变曲线tm半衰期4.说明：对一定量的某种放射性元素，有些核先衰变，有些核后衰变，每个核的存活时间是不一样的。放射性核素的平均存活时间称为平均寿命，记为t。根据放射性衰减规律，半衰期与平均寿命之间的关系为：T1/2=0.693τ。每一种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变为钋218的半衰期为3.8天，而镭226变为氡222的半衰期为1620年，铀238变为钍234的半衰期为4.5×109年。半衰期5.注意：半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度等)或化学状态(如单质、化合物)无关。

例如，一种放射性元素，不管它以单质存在还是以化合物的形式存在，或者对它加压，或者增高它的温度，都不能改变其半衰期。例4．下列说法正确的是（）A.α射线与γ射线都是电磁波B.β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期D.原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量C课堂练习题1.关于α射线,β射线,γ射线,下列说法正确的是:A．α射线是十分之一光速的氦核,不带电Ｂ．β射线是高速电子流,穿透能力最强Ｃ．γ射线是α衰变或β衰变产生的新核辐射出来的Ｄ．γ射线是波长极短的电磁波,电离作用最弱2.铋210半衰期是5天,100克的铋210经过15天后,发生了衰变的有

A.12.5克B.25克C.50克D.87.5克ＣＤＤ3.关于放射元素放出α、β、γ三种射线的说法中正确的是（）

A.原子核每放出一个α粒子，就减少两个质子和两个中子。

B.原子核每放出一个β粒子，就增加一个质子，减少一个中子。

C.原子核每放出一个β粒子，就增加一个中子，减少一个质子。

D.原子核在放出α射线、β射线的同时，常伴随着放出γ射线。答案ABD课堂练习题4．α粒子轰击硼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，则X粒子和Y粒子分别是A．质子和中子B．质子和电子C．中子和电子D．中子和正电子Ｄ5．矿石中含有A，B两种放射性元素，已知A元素的半衰期为10天。B元素的半衰期为30天，经过60天后，两种放射性元素的质量恰好相等，则矿石中A，B两种元素原来的质量之比是A．16：1B．8：1C．4：1