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第五章 原子與原子核
粵教版選擇性必修三
第四節 放射性同位素
同位素：
新課導入
以下三個原子核質子數、中子數有何區別？化學、物理性質呢？
氕 氘 氚
具有相同的質子數而中子數不同的同一類原子，
它們處在元素周期表中的同一位置，因而互稱同位素。
化學性質相同，物理性質不同
放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素
穩定同位素
像天然放射性元素一樣發生衰變
放射性同位素
Part 01
放射性同位素的發現
約里奧-居里夫婦
(居里夫婦的女兒和女婿)
1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里發現經過α粒子轟擊的鋁箔中含有放射性磷
放射性同位素的發現：約里奧-居里夫婦
拿走α粒子放射源以后，鋁箔雖不再發射中子，但仍繼續發射正電子
的放射性隨時間衰減的規律跟天然放射性一樣，也有一定的半衰期
反應生成物 是磷的一種同位素，自然界沒有天然的，它是通過核反應生成的人工放射性同位素。
用人工的方法得到放射性同位素，這是一個重要的發現。
天然放射性同位素只有六十幾種，
而今人工制造的放射性同位素已達一千多種。
放射性同位素在地質、治金、石油工業，農業、醫學、考古等領域得到了廣泛的應用。
Part 02
放射性同位素的應用
放射性同位素的應用
1、射線的應用
(1) 工業上，常利用人工放射性同位素放出的 γ 射線的穿透本領檢查金屬部件是否存在砂眼、裂痕，即利用射線探傷。
γ 射線探傷示意圖
放射性同位素的應用
1、射線的應用
（2）在化纖、紡織等工業生產中，由于摩擦、分離等原因，織物和纖維上常聚集有害的靜電。將放射源放在容易產生靜電的地方，放射性物質放出的α射線、β射線可以使空氣分子電離變成導電氣體，從而把聚集的靜電引入地下。
放射性同位素的應用
（3）在農業方面，利用 γ 射線照射種子，會使種子的遺傳基因發生變異，經過篩選可以培育出優良品種。用 γ 射線照射食品可以殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發芽，延長保存期。
棉花育種
放射性同位素的應用
（4）在醫療方面：
射線可以抑制或殺死癌細胞，因此人們常利用鈷60的γ射線來治療肺癌、食道癌等．
人體組織對射線的耐受能力是不同的，細胞分裂越快的組織，它對射線的耐受能力就越弱。像癌細胞那樣，不斷迅速繁殖的、無法控制的細胞組織，在射線照射下破壞得比健康細胞快。
射線還可以用于醫療器械的消毒滅菌，處理醫院排出的污水，殺死各種病原體，保護環境衛生等
放射性同位素的應用
2、示蹤原子的應用
（1）在農業上，把含有放射性元素（如磷32）的肥料施給農作物，利用探測器的測量，找出合理的施肥規律。
棉花在結桃、開花的時候需要較多的磷肥，利用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，被植物吸收，然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強度，就可知道什么時候磷的吸收率最高、磷在作物體內能存留多長時間、磷在作物體內的分布情況等。
放射性同位素的應用
2、示蹤原子的應用
（2）在醫學上，給懷疑患有甲狀腺疾病的病人注射碘131，然后定時用探測器測量甲狀腺及鄰近組織的放射強度，有助于診斷甲狀腺的器質性和功能性疾病；也可用示蹤原子幫助確定腫瘤的部位和范圍。
（4）在工業上，可利用放射性同位素來檢測機件的磨損情況，以便及時更換機件。在半導體制造工藝中可利用示蹤原子推測雜質在半導體內的擴散情況，以便控制摻雜過程。
（3）利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況。
放射性同位素的應用
3、半衰期的應用
在地質和考古的工作中，可利用放射性衰變的半衰期來推斷地層或古代文物的年代。
利用生物體殘骸中同位素碳14和碳12的含量比可推斷出生物死亡的年代等。
地質學家測定巖石年齡經常使用的同位素衰變體系有鈾—釷—鉛、釤—釹、銣—鍶、鉀—氬和碳14等。
不同的放射性同位素衰變的時間常數有長有短。
比如鈾—釷衰變體系的半衰期很長，適合用來測定有數億年歷史的古老巖石；碳14的半衰期只有5000多年，就被用來測定比較年輕的巖石的年齡。
根據目前巖石中鈾238和鉛206的含量比，由鈾的半衰期估算該地層的年齡。
Part 03
射線的危害及防護
除了上述三種射線，常見的還有 X 射線和中子射線。
射線的危害及防護
如果人體長時間受到大劑量的射線照射，就會使細胞、組織、器官受到損傷，破壞人體DNA分子結構，有時甚至會引發癌變，或者造成下一代遺傳上的缺陷；
過度照射時，人常常會出現頭痛、四肢無力、貧血等多種癥狀，重者甚至死亡
射線有時是很可怕，但更可怕的是無知。
只要熟知各種射線的特點，就可以有效地避開射線對我們的危害。
射線的危害及防護
放射性防護可分成內照射防護和外照射防護
分類依據：
不再進行放射性物質的操作，已經進入體內的放射性同位素能否在體內繼續產生有害影響
射線的危害及防護
1、內照射
吸入被放射性物質污染的空氣；飲用被放射性物質污染的水
吃了被放射性物質污染的食物；放射性物質從皮膚、傷口進入體內
日本已完成第6次7800噸核污水排放
盡可能地隔斷放射性物質進入人體的各種途徑!!!
操作放射性物質的設備
在防護狀態下操作放射性物質
防護
射線的危害及防護
2、外照射
只有當機體處于輻射場中時，才會引起輻射損傷，當機體離開輻射場后，就不再受照射
時間防護 盡量減少受輻射的時間
距離防護 距放射源越遠，人體吸收的劑量就越少，
受到的危害就越輕
屏蔽防護 在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護作用。鉛的屏蔽作用最好
核反應堆外層的厚厚的水泥建筑
安全殼內襯鋼板
秦山核電站
安全殼內襯鋼板
大亞灣核電站
課堂小結
放射性同位素
放射性同位素的發現
約里奧-居里夫婦
放射性同位素的應用
射線的危害及防護
半衰期的應用
示蹤原子的應用
射線的應用
外照射防護
內照射防護
射線的危害及防護
防護 舉例與措施 說明
內照射防護 密封防護 把放射源密封在手套箱或特殊的容器里，
或者用特殊的方法覆蓋，以防止射線泄漏
外照射防護 時間防護 盡量減少受輻射的時間
距離防護 距放射源越遠，人體吸收的劑量就越少，
受到的危害就越輕
屏蔽防護 在放射源與人體之間加屏蔽物能起到防護作用。鉛的屏蔽作用最好
課堂練習
1、很多人都聽過“點石成金”的故事，現在科學家在實驗室里，用中子轟擊的方法可以得到金。只是用這種方式制造金的費用高昂，只能在實驗室里進行。請據此完成方程式：
2、用中子轟擊氮14，會產生碳14，碳14具有 β 放射性，它放出一個β 粒子后，會衰變成什么？請寫出這兩個核反應方程．
課堂練習
3. (多選)有關放射性同位素的下列說法，正確的是( 　　)
A．與互為同位素
B．與其同位素有相同的化學性質
C．用制成化合物后它的半衰期變長
D．含有的磷肥釋放正電子，可用作示蹤原子，觀察磷肥對植物的影響
BD
4．關于放射性同位素的應用，下列說法正確的是(　　)
A．利用射線可以改變布料的性質，使其不再因摩擦而生電，從而達到消除有害靜電的目的
B．利用γ射線的貫穿能力可以為金屬探傷，也可以進行人體的透視
C．利用射線照射作物種子可使其DNA發生變異，其結果一定是更優秀的品種
D．利用γ射線治療腫瘤時一定要嚴格控制劑量，以免對人體正常組織造成太大的傷害
課堂練習
D
5. (多選)貧鈾炸彈是一種殺傷力很強的武器．貧鈾是提取鈾235以后的廢料，其主要成分為鈾238．貧鈾炸彈有很強的穿甲能力，而且鈾238具有放射性，殘留物可長期對環境起破壞作用而造成污染．人長期生活在該環境中會受到核輻射而易患上皮膚癌和白血病．下列結論正確的是(　 　)
A．鈾238的衰變方程式為
B．和互為同位素
C．人患皮膚癌和白血病可能是因為核輻射導致了基因突變
D．貧鈾炸彈的穿甲能力很強，也是因為它的放射性
課堂練習
ABC
貧鈾炸彈的穿甲能力很強，是因為它的彈芯是由高密度、高強度、高韌性的鈾合金組成，襲擊目標時產生高溫化學反應，所以其爆炸力、穿透力遠遠超過一般炸彈

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