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第五章 原子與原子核
第二節 放射性元素衰變
由盧瑟福的原子核式結構我們知道，原子由原子核和電子組成，那么原子核內部會不會也存在著復雜的結構呢
1.知道天然放射現象及其規律;
2.理解三種射線的本質，以及如何利用磁場區分它們；
3.知道放射現象的實質是原子核的衰變；
4.知道兩種衰變的基本性質，掌握原子核的衰變規律；
一、放射性的發現
1896年，法國物理學家貝克勒爾發現，鈾和含鈾的礦物能夠發出看不見的射線，它能穿透黑紙使照相底片感光。
1.天然放射現象的發現
貝克勒爾，
1852－1908，法國.
(3)原子序數大于83的元素，都能自發地發出射線，原子序數小于或等于83的元素，有的也能發出射線。
2.放射性和放射性元素
(1)放射性：物質發出射線的性質。
(2)放射性元素：具有放射性的元素。
3.天然放射現象：放射性元素自發地發出射線的現象。
1903年，居里夫婦和貝克勒爾由于對放射性的研究而共同獲得諾貝爾物理學獎 。
1911年，因發現元素釙和鐳再次獲得諾貝爾化學獎，因而成為世界上第一個兩獲諾貝爾獎的人。
皮埃爾·居里，1859－1906，法國物理學家
瑪麗·居里，1867－1934， 法國籍波蘭裔物理學家、化學家
我們知道元素的化學性質受元素存在的形式影響，比如單質與化合物的化學性質是不同的。放射性是否也受元素存在的形式影響？
研究表明，無論它是以單質的形式存在，還是以某種化合物的形式存在，元素的放射性不受影響。放射性與元素存在的狀態沒有關系，即與原子核外電子無關。
關于原子核內部的信息最早來自天然放射現象。
斷定射線來源于原子核
原子核內部有結構（還可以再分）
放射性元素放出的射線常見的有三種：
α射線、β射線、γ射線
三種射線在電場中的模擬圖
二、原子核衰變
（1）把放射源鈾、釙或鐳放入用鉛做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細細的一束。
（2）在射線經過的空間施加磁場。
①射線分裂成三束；
②兩束在磁場中偏轉方向相反
③另一束在磁場中不偏轉，說明它不帶電。
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×　
α射線
β射線
γ射線
正電
負電
放射出來的射線有什么特點？用什么方法可以判定射線的物理性質？
這說明它們是帶電粒子流；且電性相反。
總結：三種射線
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
????射線
?
????射線
?
????射線
?
電離能力
貫穿能力
速度
本質
0.99C
光速 c
????10
?
氦核流
高速電子流
波長極短的電磁波（光子）
由于與物質中的微粒作用時會損失自己的能量，在空氣中只能前進幾厘米，用一張紙就能把它擋住。
很強
較弱
更小
穿透能力較強，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板。
甚至能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土
這種使中性的氣體分子或原子釋放電子形成正離子的過程叫做氣體電離，形成的就是電離氣體。
紙
鋁
α射線
β射線
γ射線
鉛
三種射線的來源：
發現天然放射現象的意義：
（1）是人們認識到原子核有復雜的結構。
（2）一種原子核可以通過放出射線轉變成另一種原子核
元素的化學性質取決于核外電子，放射性與元素存在的狀態無關，因此射線與核外電子無關，它來自原子核，說明原子核內部是有結構的。
以上三種射線都是伴隨原子核衰變而放射出來的
（衰變：一種元素經放射過程變成另一種元素的現象）
α衰變
β衰變
原子核自發地放出一個α粒子（ ）的衰變稱為α衰變
24He
?
原子核自發地放出一個β粒子（ ）的衰變稱為β衰變
?10e
?
核
β 粒子
核
β衰變實質：核內的中子轉化成了一個質子和一個電子。
01n→11H+?10e
?
β衰變的本質
α衰變的本質：兩個中子和兩個質子能十分緊密地結合在一起，因此，在一定條件下它們會作為一個整體從較大的原子核中被拋射出來，即發生了α衰變。
α衰變的本質
211H+201n→24He
?
1.如鈾238核放出一個α 粒子后，質量數減少4，電荷數減少2，就變成了釷234核。
92238U→90234Th+24He
?
衰變方程：
原子核衰變時電荷數和質量數都守恒
2.比如 發生α衰變后產生的 也具有放射性，它放出一個β 粒子后質量數沒有改變，但電荷數增加了1 ，就變成鏷 。
90234Th
?
91234P
?
92238U
?
90234Th→91234Pa+?10e
?
衰變方程：
三、半衰期
1.定義：放射性元素的原子核有半數發生衰變所需要的時間是穩定的，叫這種元素的半衰期。
Rn222（氡）衰變成Po218的半衰期為3.8天
Ra226（鐳）衰變成Rn222的半衰期為1620年
U238（鈾）衰變成Th234的半衰期為4.5×109年
2.半衰期特點
（1）不同的放射性元素，半衰期不同。
（2）半衰期描述的是統計規律，研究單個原子核無法預測。
（3）半衰期由原子核內部因素決定，與化學狀態和外部條件沒有關系。
情境一：下圖為氡衰變剩余質量與原有質量比值示意圖。
縱坐標表示的是任意時刻氡的質量m與t=0時的質量m0的比值。
(1)氡原子核的半衰期是多少?
由衰變圖可看出,氡原子核的半衰期是3.8天。
(2)從圖中可以看出,經過兩個半衰期未衰變的原子核還有多少?
經過兩個半衰期未衰變的原子核還有四分之一。由此我們可以總結出以下公式：

m為衰變后剩下原子核質量
m0為衰變前的原子核質量
m為衰變后剩下原子核質量
m0為衰變前的原子核質量
t為衰變的時間
T為元素的半衰期
下圖為始祖鳥的化石，美國科學家維拉·黎比運用了半衰期的原理發明“碳－14計年法”，估算出始祖鳥的年齡，并因此榮獲了1960年的諾貝爾獎。
日常檢測輻射可以使用輻射檢測儀
1. 三種射線中穿透能力最強的是（ ）
A. α 射線
B. β 射線
C. γ 射線
D. 無法確定
C
2.鈾 - 238（???U）發生 α 衰變后，生成的新核是（ ）
A. 釷 - 234（???Th）
B. 鐳 - 226（???Ra）
C. 鈾 - 234（???U）
D. 釙 - 218（???Po）
A
3. 關于半衰期的描述，錯誤的是（ ）
A. 由原子核內部因素決定
B. 與元素的化學狀態無關
C. 統計規律適用于大量原子核
D. 溫度升高會縮短半衰期
D
放射性元素的衰變
放射性的發現
原子核的衰變
半衰期
貝克勒爾
居里夫婦
三種射線的特點
(帶電、貫穿和電離能力)
定義
三個特點
衰變規律

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