放射性元素的衰变（教学课件）（人教版2019选择性必修第三册）

第2节

放射性元

素的衰变第五章

人教版

选择性必修第三册原子核的衰变01半衰期02核反应03放射性同位素及其应用04新课导入在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。当然，这些炼金术士的希望都破灭了。那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？原子核的衰变PART01（电子

）（氦核

）放射性衰变后的原子核ɑ粒子β粒子放射性衰变后的原子核

天然放射现象中原子核自发地放出

α射线或β射线，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，就变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。

1、衰变⑴α衰变原子核自发放出α粒子而转变为新核的过程叫α衰变。

原子核放出一个α粒子（），质量数减少4，电荷数减少2，就成了一个新原子核的过程。

2、衰变的种类衰变的种类α衰变β衰变

比如铀238核放出一个α粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，就变成了钍234核。衰变方程：ɑ粒子核核

在α衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向前移还是向后移？要移动几位？你能概括出α衰变的质量数、核电荷数变化的一般规律吗？α衰变的一般方程：

在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。发生一次α衰变，困为原子序数减小2，所以相对于原来的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置应当向前移2位。α衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。思考与讨论⑵β衰变原子核自发放出β粒子而转变为新核的过程叫β衰变。原子核放出一个β粒子（），质量数不变，电荷数增加1，就成了一个新原子核的过程。

比如

发生α衰变后产生的

也具有放射性，它放出一个β

粒子后质量数没有改变，但电荷数增加了1，就变成镤

。

核β粒子核“电荷数之和”指代数和，因为发生β衰变时，电子的电荷数是－1。在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？

β衰变的一般方程：β衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。β衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。思考与讨论α衰变的本质

衰变的本质

β衰变的本质β衰变实质是核内的中子转化成了一个质子和一个电子。α衰变实质是核内的两个质子转化成了一个氦核。

放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。

当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。α、β、γ三种射线同时出现γ射线的产生化学方程式核反应方程式联系区别电荷、质量守恒电荷数、质量数守恒用符号用箭头说明：1.中间用单箭头，不用等号；2.是质量数守恒，不是质量守恒;3.方程及生成物要以实验为基础,不能杜撰。注意：质量数守恒指衰变前后核子的总数不变，并不是质量不变！3、核反应与化学反应5、一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线。2、放射性元素衰变不可能有单独的γ衰变！γ粒子不是带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置。3、元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的。4、衰变后元素的化学性质发生了变化，即：生成了新的原子核！1、核反应指的是原子核内部核子数发生相应变化，而化学反应指的是原子核外最外层电子数发生变化，二者存在本质的不同。知识深化：【思考】设放射性元素经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素，试分析：（1）衰变方程（2）衰变次数n和m

电荷数守恒：质量数守恒：解得：

5、衰变次数的计算【注意】为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。α衰变：β衰变：ABc衰变ABc衰变常考题型：反比F内>>F外动量守恒：

动量守恒：牛顿第二定律：

6、衰变中的动量守恒问题ABc衰变常考题型：反比α衰变：β衰变：两圆外切，α粒子半径大两圆内切，β粒子半径大BD

小试牛刀

B小试牛刀

B小试牛刀半衰期PART0211.47.63.81/21/41/8m/m0t/天0放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。氡的衰变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内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素所处的物理或化学状态无关。不同元素半衰期不同。⑵半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。1、半衰期（τ）

例如：氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天

镭226衰变为氡222的半衰期为1620年

铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年半衰期是表示放射性元素本身衰变快慢的物理量。不同元素的半衰期不同，有的差别很大。衰变的半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。比如某原子核半衰期是2天，现在有两个这样的原子核，那么过两天后是不是就剩下一个了？想一想小试牛刀A小试牛刀B核反应PART031、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或发生状态变化的过程。3、规律：质量数和电荷数都守恒2、条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。核反应⑴1919年，卢瑟福发现质子的核反应。⑵1932年查德威克发现中子的核反应。⑶1934年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应。4、原子核人工转变的三大发现小试牛刀放射性同位素及其应用PART04很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它们被称为放射性同位素。1、放射性同位素的分类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优势（与天然的放射性物质相比）⑴放射强度容易控制。⑵半衰期短，废料易处理。不过40多种已达1000多种(3)可以制成各种需要的形状。放射性同位素（1）射线测厚仪

在钢板一面，放置γ射线源，另一面放着接收装置。那么钢板越厚，接收到了射线信号越弱，根据信号强度就可以测量金属板的厚度。——利用γ射线具有很强的穿透性3、放射性同位素及其应用(2)放射治疗——γ射线对细胞有很强的杀伤力伽马刀治疗癌症——γ射线遗传基因发生变异,培育优良品种（3）培优保鲜——γ射线可以杀死细菌食品保鲜医学方面：给人注射碘的放射性同位素碘131,在颈部底部的甲状腺(红色，部分被遮蔽)，被放射性示踪剂碘131高亮着色。定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的疾病。(4)示踪原子——同位素化学性质相同，这样就可以用放射性同位素了解各元素的流向。农业方面：棉花在开花、结桃的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子.上，磷肥也能被吸收。但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花的叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就解决了。小试牛刀D辐射与安全PART05

人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。电磁信号

然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。

所以使用放射性同位素质，都必须严格遵守操作规程，做好防护。防止对空气，水源等的污染。

体检时还会做X射线透视，这更是剂量比较大的照射。不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。香烟中含有钋210我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性.食盐和有些水晶眼镜片中含有钾40生活中，哪些植物可以吸收放射线呢？生活中具有放射性的物质仙人球海带大蒜辐射与安全放射性物质标志核反应堆外层的厚厚的水泥建筑在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源.防护操作放射性物质的设备在防护状态下操作放射性物质全身污染检测仪C-14（“碳钟”）年代测定法，又称放射性碳定年法，就是根据C-14衰变的程度来判定古生物体的年代，该项研究获得1960年诺贝尔化学奖。要推断一块古木的年代，可以先把古木加温，制取1g碳的样品，再用粒子计数器进行测量。如果测得样品每分钟衰变的次数正好是现代植物所制样品的一半，表明这块古木经过了14C的一个半衰期，即5730年，如果测得每分钟衰变的次数是其他值，也可以根据半衰期计算出古木的年代。稳定14C半衰期τ=5730

年碳14测年技术科学漫步典例分析PART06√

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判一判【例题】关于天然放射现象，下列说法正确的是（）A.天然放射现象表明原子内部有一定结构B.升高温度可以改变原子核衰变的半衰期C.β射线是原子核外的电子形成的电子流D.三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离作用最小D小试牛刀【例题】(多选)对放射性的应用，下列说法中正确的是(

)A.射线能杀伤癌细胞或阻止癌细胞分裂，对人体正常细胞不会有伤害作用B.对有放射性的废料，要装入特制的容器并埋入深地层进行处理C.γ射线探伤仪中的放射源必须存放在特制容器里，而不能随意放置D.对可能产生放射性污染的场所或物品进行检测是很有必要的BCD小试牛刀【例题】(多选)地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算.测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)的一半，铀238衰变后形成铅20