資源簡介

(共22張PPT)
5.2　原子核衰變及半衰期
1.知道原子核的衰變。
2.知道兩種衰變的規(guī)律，能夠熟練寫出衰變方程。
3.會用半衰期描述衰變的速度，知道半衰期的統(tǒng)計意義。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.原子核的衰變：原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在元素周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。
2.種類
(1)α衰變：放出α粒子的衰變，如→＋
一、原子核的衰變
α衰變是如何發(fā)生的？
事實表明，2個中子和2個質(zhì)子能十分緊密地結(jié)合在一起，因此在一定的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(fā)生了 衰變。
(2)β衰變：放出β粒子的衰變，如→＋＋
式中， 為反中微子，不帶電，靜止質(zhì)量幾乎為0。
原子核里沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？
實質(zhì)是原子核中的中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子且放出一個電子即β粒子，使核電荷數(shù)增加1，但β衰變不改變原子核的質(zhì)量數(shù)
原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。
→＋
放射性原子核在發(fā)生α衰變、β衰變時產(chǎn)生的新核處于高能級，這時它要向低能級躍遷，并放出γ光子。
原子核衰變的理解
衰變類型 α衰變 β衰變
衰變方程 →＋ → ＋
衰變實質(zhì) 2個質(zhì)子和2個中子結(jié)合成氦核2+ 2→ 1個中子轉(zhuǎn)化為1個質(zhì)子和1個電子→＋
典型方程 →＋ →＋
衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、動量守恒 2.確定原子核衰變次數(shù)的方法與技巧
(1)方法：設(shè)放射性元素經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素，則衰變方程為：→ ＋n＋m。
根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程：
A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m。
以上兩式聯(lián)立解得：n＝，m＝ ＋Z′－Z 。
由此可見，確定衰變次數(shù)可歸結(jié)為解一個二元一次方程組。
(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)。
1.定義：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。
2.特點
(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差別非常大。
(2)放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，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：半衰期描述的是統(tǒng)計規(guī)律，不適用于少數(shù)原子核的衰變。
二、半衰期
4．常用公式：n＝N，m＝M
式中N、M表示衰變前的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，n、m表示尚未發(fā)生衰變的放射性元素的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間，T表示半衰期。
5．規(guī)律的特征：放射性元素的半衰期是穩(wěn)定的，由元素的原子核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的物理狀態(tài)(如壓強、溫度)或化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無關(guān)。
6．適用條件：半衰期是一個統(tǒng)計概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)。
的衰變曲線
經(jīng)過α衰變成為
每過3.8天就有一半的發(fā)生了衰變
經(jīng)過第一個3.8天，剩有一半的
經(jīng)過第二個3.8天，剩有的
再經(jīng)過3.8天，剩有的……
縱坐標(biāo)表示的是任意時刻的質(zhì)量m與t=0時的質(zhì)量m0的比值
1.放射性同位素的應(yīng)用
(1)放射性同位素的分類
可分為天然放射性同位素和人工放射性同位素兩種，天然放射性同位素不過40多種，而人工放射性同位素已達1 000多種，每種元素都有自己的放射性同位素。
(2)人工放射性同位素的優(yōu)點
①放射強度容易控制。
②可以制成各種所需的形狀。
③半衰期比天然放射性物質(zhì)短得多，放射性廢料容易處理。因此，凡是用到射線時，用的都是人工放射性同位素。
三、放射性的應(yīng)用
(3)放射性同位素的主要應(yīng)用
①利用它的射線。
a.工業(yè)部門使用射線測厚度——利用γ射線的穿透特性；
b.農(nóng)業(yè)應(yīng)用——利用γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死使食物腐敗的細菌，抑制蔬菜發(fā)芽，延長保存期等；
c.醫(yī)療上——利用γ射線的高能量治療癌癥。
②作為示蹤原子：放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)，通過探測放射性同位素的射線確定其位置。
污染與防護 舉例與措施 說明
污染 核爆炸 核爆炸的最初幾秒鐘輻射出來的主要是強烈的γ射線和中子流，長期存放射性污染
核泄漏 核工業(yè)生產(chǎn)和核科學(xué)研究中使用的放射性原材料，一旦泄漏就會造成嚴(yán)重污染
醫(yī)療 照射 醫(yī)療中如果放射線的劑量過大，也會導(dǎo)致病人受到損害，甚至造成病人死亡
四、放射性的污染和防護
污染與防護 舉例與措施 說明
防護 密封 防護 把放射源密封在特殊的包殼里，或者用特殊方法覆蓋，以防止射線泄漏
距離 防護 距放射源越遠，人體吸收放射線的劑量就越少，受到的危害就越輕
時間 防護 盡量減少受輻射的時間
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
1.(多選)原子序數(shù)大于或等于83的所有元素，都能自發(fā)地放出射線。這些射線共有三種：α射線、β射線和γ射線。下列說法中正確的是(　　)
A．原子核每放出一個α粒子，原子序數(shù)減少2
B．原子核每放出一個α粒子，原子序數(shù)增加4
C．原子核每放出一個β粒子，原子序數(shù)減少1
D．原子核每放出一個β粒子，原子序數(shù)增加1
隨堂檢測
解析：發(fā)生一次α衰變，核電荷數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4，原子序數(shù)減少2；發(fā)生一次β衰變，核電荷數(shù)、原子序數(shù)增加1，故A、D正確。
答案：AD
2.寫出（釷核）與（銅核）兩種放射性元素的α衰變方程。（鈾核）衰變?yōu)椋焙耍┮?jīng)過幾次α衰變，幾次β衰變？
解析：釷核的α衰變方程 ＋
銅核的衰變方程為 ＋
（鈾核）衰變?yōu)椋焙耍|(zhì)量數(shù)減少16，電荷數(shù)減少6，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒可得α衰變次數(shù)為4
根據(jù)電荷數(shù)守恒可得β衰變次數(shù)2
答案： ＋ ＋
4次α衰變，2次β衰變
3.新發(fā)現(xiàn)的一種放射性元素X，它的氧化物X2O的半衰期為8天，X2O與F發(fā)生化學(xué)反應(yīng)2X2O＋2F2===4XF＋O2之后，XF的半衰期為(　　)
A．2天　
B．4天
C．8天
D．16天
解析：放射性元素的衰變快慢由原子核內(nèi)部的自身因素決定，與原子的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故半衰期仍為8天，A、B、D錯誤，C正確。
答案：C

展開更多......

收起↑