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1、第二节第二节 放射性元素的衰变放射性元素的衰变第十九章第十九章 原子核原子核听说过听说过“点石成金点石成金”的传说吗的传说吗？最弱最弱最弱最弱最强最强最强最强c c 光子光子光子光子较弱较弱较弱较弱较弱较弱较弱较弱0.99c0.99c电离本领电离本领电离本领电离本领贯穿本领贯穿本领贯穿本领贯穿本领速率速率速率速率组成物质组成物质组成物质组成物质 射线射线射线射线 射线射线射线射线 射线射线射线射线射线种类射线种类射线种类射线种类氦核氦核氦核氦核电子电子电子电子最强最强最强最强最弱最弱最弱最弱回顾：回顾：三种放射性射线的性质三种放射性射线的性质原子核的表示方法：原子核的表示方法：一、原子核的衰变
2、一、原子核的衰变2.2.衰变遵循的原则：衰变遵循的原则：质量数质量数守恒，电荷数守恒。守恒，电荷数守恒。1.1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变（变（decay）（1 1）衰变衰变:原子核放出原子核放出 粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做 衰变衰变 3.3.原子核衰变的分类原子核衰变的分类:原子核内少两个原子核内少两个质子和两个中子。子和两个中子。3.3.原子核衰变的分类原子核衰变的分类:（2 2）衰变衰变:原子核放出原子核放出粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做衰变衰变 原子核内的一个中子
3、原子核内的一个中子变成成质子，子，同同时放出一个放出一个电子子。原子核内除了质子和中子还有没有其它粒子？原子核内除了质子和中子还有没有其它粒子？质子质子中子中子结合结合中子中子质子质子电子电子转化转化和和粒子粒子衰变衰变衰变衰变射射线线的的产产生生：射射线线经经常常是是伴伴随随着着射射线线和和射线产生的，没有射线产生的，没有衰变衰变（1 1）衰变衰变:原子核放出原子核放出 粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做 衰变衰变 3.3.原子核衰变的分类原子核衰变的分类:（2 2）衰变衰变:原子核放出原子核放出粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做衰变衰变（3 3）衰变衰变:伴随伴随 射线或射线或 射线产生射线产生.衰变
4、能单独发生吗衰变能单独发生吗？一一种种元元素素只只能能发发生生一一种种衰衰变变，但但在在一一块块放放射射性性物质物质中可以同时放出中可以同时放出、和和三种射线。三种射线。注意：注意：特别提示：特别提示：1.核反应与化学变化的区别2.核反应方程为什么用箭头，不用等号3.核反应方程只要满足两个守恒，能任意写吗4.质量数守恒和质量守恒是一回事吗1、用、用单箭头单箭头，不用等号；，不用等号；2、是、是质量数守恒质量数守恒，不是质量守恒，不是质量守恒;3、方程及生成物要以、方程及生成物要以实验为基础实验为基础，不能杜撰。，不能杜撰。例：例：经过一系列经过一系列 衰变和衰变和 衰变后，可以衰变后，可以变成
5、稳定的元素铅变成稳定的元素铅206 206 ，问这一过程，问这一过程 衰变和衰变和 衰变次数？衰变次数？解：设经过解：设经过x x次次 衰变，衰变，y y次次 衰变衰变2382064x92=82+2x-yx8y6钍钍232经过经过6次次 衰变和衰变和4次次 衰变后变成一种衰变后变成一种稳定的元素，这种元素是什么？它的质量数稳定的元素，这种元素是什么？它的质量数是多少？它的原子序数是多少？是多少？它的原子序数是多少？练习：衰变、衰变、衰变反映原子核是可以变化的，每衰变反映原子核是可以变化的，每一种元素的衰变快慢一样吗？衰变快慢有什一种元素的衰变快慢一样吗？衰变快慢有什么规律？如何描述这一变化规律
6、？么规律？如何描述这一变化规律？二、半衰期二、半衰期(T)1.1.定定义义：放放射射性性元元素素的的原原子子核核有有半半数数发发生生衰衰变所需的时间变所需的时间.2.2.意义：意义：表示放射性元素衰变的快慢表示放射性元素衰变的快慢 不同的放射性元素其半衰期不同不同的放射性元素其半衰期不同氡氡222222衰变为钋衰变为钋218218的半的半衰期为衰期为3.83.8天天镭镭226226衰变为氡衰变为氡222222的半的半衰期为衰期为16201620年年铀铀238238衰变为钍衰变为钍234234的半的半衰期长达衰期长达4.54.510109 9年年mtT2T3Tm0经过经过 n 个半衰期个半衰期(
7、T)其剩余的质量为：其剩余的质量为：质量与原子个数相对应，故经过质量与原子个数相对应，故经过n个半衰个半衰期后剩余的粒子数为：期后剩余的粒子数为：3.3.公式：公式：m0NN/2N/2N/43N/4N/87N/8关于核的质量关于核的质量关于核的个数关于核的个数T2T3T02、钋、钋210经经衰变成稳定的铅，其半衰期为衰变成稳定的铅，其半衰期为138天，质量为天，质量为64g的钋的钋210，经，经276天，求钋天，求钋的质量。的质量。解：解：(1)“单个的微观事件是不可预测的单个的微观事件是不可预测的”，所以，放射，所以，放射性元素的半衰期，描述的是性元素的半衰期，描述的是统计规律统计规律。(2
8、)半衰期的长短由半衰期的长短由核内部自身核内部自身的因素决定，跟所处的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件都没有关系。的化学状态和外部条件都没有关系。4 4、注意：、注意：5、应用、应用(1)(1)人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的衰变规律，测定地球的年龄为衰变规律，测定地球的年龄为4646亿年。地壳有一部亿年。地壳有一部漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史。漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史。(2)(2)碳碳1414测年技术，测年技术，1414C C是具有放射性的碳的同位素，是具有放射性的碳的同位素，能够自发的进行能够自发的
9、进行 衰变，变成氮。衰变，变成氮。一、原子核的衰变一、原子核的衰变2.2.衰变原则：衰变原则：质量数质量数守恒，电荷数守恒。守恒，电荷数守恒。1.1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变（新核的变化叫做原子核的衰变（decay）（1 1）衰变衰变:原子核放出原子核放出 粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做 衰变衰变（2 2）衰变衰变:原子核放出原子核放出粒子的衰变叫做粒子的衰变叫做衰变衰变（3 3）衰变衰变:总是伴随总是伴随 射线或射线或 射线产生射线产生.二、半衰期二、半衰期 1 1、半衰期、半衰期:放射性元素
10、的原子核有半数发生衰放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。2 2、不同的放射性元素，半衰期不同、不同的放射性元素，半衰期不同放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。课堂总结课堂总结放射性元素半衰变是一个统计规律。放射性元素半衰变是一个统计规律。3、氡、氡222 衰变为钋衰变为钋218 的半衰期是的半衰期是 3.8 天，纯天，纯净的氡经过净的氡经过 7.6 天后，求氡与钋的原子数之比天后，求氡与钋的原子数之比和氡与钋的质量之比。和氡与钋的质量之比。解：解：氡与钋的原子数之比为：氡与钋的原子
11、数之比为：1 3考古学家确定古木年代的考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位素作为方法是用放射性同位素作为“时钟时钟”，来测量漫长的时间，来测量漫长的时间，这叫做放射性同位素鉴年法这叫做放射性同位素鉴年法4、碳、碳14的半衰期是的半衰期是5730年，现有一份古代生年，现有一份古代生物遗骸，其中碳物遗骸，其中碳14在碳原子中所占的比例只在碳原子中所占的比例只相当于现代生物中的四分之一，请推算生物相当于现代生物中的四分之一，请推算生物的死亡时间。的死亡时间。解：解：遗骸中的碳遗骸中的碳14 是死亡时的四分之一，是死亡时的四分之一，所以，所以，t=2T=11460（年）（年）练习练习1：放射性元素
12、发生衰变时，可放出光子，放射性元素发生衰变时，可放出光子，这光子是：这光子是：A原子核外层电子受激发后产生的原子核外层电子受激发后产生的B原子核内层电子受激后产生的原子核内层电子受激后产生的C产生衰变的这个原子核产生的产生衰变的这个原子核产生的D衰变后产生的新核产生的衰变后产生的新核产生的D练习练习2、由原子核的衰变规律可知由原子核的衰变规律可知()A放射性元素一次衰变可同时产生放射性元素一次衰变可同时产生射线和射线和射线射线B放放射射性性元元素素发发生生衰衰变变时时，新新核核的的化化学学性性质不变质不变C放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D放放射射性性元
13、元素素发发生生正正电电子子衰衰变变时时，新新核核质质量量数不变，核电荷数增加数不变，核电荷数增加1C练习练习3：某原子核某原子核A的衰变过程为的衰变过程为A B C，下列说法正确的是（，下列说法正确的是（）A、核、核A的质量数减核的质量数减核C的质量数等于的质量数等于5;B、核、核A的中子数减核的中子数减核C的中子数等于的中子数等于2;C、核、核A的中性原子中的电子数比原子核的中性原子中的电子数比原子核B的的中性原子中的电子数多中性原子中的电子数多1;D、核、核A的质子数比核的质子数比核C的质子数多的质子数多1。D练练习习4 4：一一块块氡氡222222放放在在天天平平的的左左盘盘时时，需需在
14、在天天平平的的右右盘盘加加444g444g砝砝码码，天天平平才才能能处处于于平平衡衡，氡氡222222发发生生衰衰变变，经经过过一一个个半半衰衰期期以以后后，欲欲使使天天平平再再次次平平衡衡，应应从从右右盘盘中中取取出出的的砝砝码码为（为（）A A222g B222g B8g8gC C2g D2g D4g4gD练习练习5 5：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原原来静止来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图所示。由图可以判子和反冲核的运动轨迹如图所示。由图可以判定（定（）A A、该核发生的是、该核发生的是衰变
15、衰变B B、该核发生的是、该核发生的是衰变衰变C C、磁场方向一定垂直于纸面向里、磁场方向一定垂直于纸面向里D D、不能判定磁场方向向里还是向外、不能判定磁场方向向里还是向外abBD 练习练习6：静止在匀强磁场中的某放射性元素的静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个原子核，当它放出一个粒子后，其速度方向粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核轨道半粒子和反冲核轨道半径之比为径之比为441，如图，则（，如图，则（）A A、粒子与反冲粒子的动粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反量大小相等，方向相反B B、原来放射性元素的原子、原来放射性元素的原子核电荷
16、数为核电荷数为9090C C、反冲核的核电荷数为、反冲核的核电荷数为8888D D、粒子与反冲核的速度粒子与反冲核的速度之比为之比为1 18888R1R2ABC静止静止在在匀强磁场匀强磁场中的放射性元素发生衰变后中的放射性元素发生衰变后1 1、放出的粒子与反冲核的、放出的粒子与反冲核的动量大小相等，动量大小相等，方向相反方向相反2 2、粒子粒子与反冲粒子的运动轨迹是与反冲粒子的运动轨迹是外切圆外切圆 粒子粒子与反冲粒子的运动轨迹是与反冲粒子的运动轨迹是内切圆内切圆小结：小结：10完成核反应方程：完成核反应方程：Th Pa 。衰变为衰变为 的半衰期是的半衰期是1.2分钟，则分钟，则64克克 经过
17、经过6分钟还有分钟还有 克尚未衰变。克尚未衰变。2 高考题回顾：例题分析例题：本题中用大写字母代表原子核，例题：本题中用大写字母代表原子核，E经经衰变成衰变成为为F，再经，再经衰变成为衰变成为G，再经，再经衰变成为衰变成为H。上述系。上述系列衰变可记为下式：列衰变可记为下式：另一系列衰变如下：另一系列衰变如下：已知已知P和和F是同位素，则（是同位素，则（）A.Q和和G是同位素，是同位素，R和和H是同位素是同位素B.R和和E是同位素，是同位素，S和和F是同位素是同位素C.R和和G是同位素，是同位素，S和和H是同位素是同位素D.Q和和E是同位素，是同位素，R和和F是同位素是同位素B例题分析例题：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原例题：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所所示，由图可以知（示，由图可以知（）A.该核发生的该核发生的衰变衰变B.该核发生的该核发生的衰变衰变C.磁场方向一定垂直纸面向里磁场方向一定垂直纸面向里D.磁场方向向里还是向外不能判定磁场方向向里还是向外不能判定BDab