第五章原子核5.2放射性元素的衰變目錄CONTENTS1

學(xué)習(xí)目標(biāo)2

新課導(dǎo)入3

新課講解4

課堂小結(jié)5

典例分析當(dāng)堂小練61．知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變。2．知道兩種衰變的基本性質(zhì)，并掌握原子核的衰變規(guī)律。3．理解半衰期的概念。4．了解放射性同位素及其應(yīng)用。5．了解核輻射與防護(hù)方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)

在古代，不論是東方還是西方，都有一批人追求“點(diǎn)石成金”之術(shù)，他們試圖利用化學(xué)方法將一些普通的礦石變成黃金。當(dāng)然，這些煉金術(shù)士的希望都破滅了。那么，真的存在能讓一種元素變成另一種元素的過程嗎？類似于“點(diǎn)石成金”的事一直就在自然界中進(jìn)行著，這就是伴隨著天然放射現(xiàn)象發(fā)生的原子核“衰變”過程。新課導(dǎo)入

天然放射現(xiàn)象中原子核自發(fā)地放出

α射線或β射線，這樣由于核電荷數(shù)變了，它在元素周期表中的位置就變了，就變成另一種原子核。我們把這種變化稱為原子核的衰變。

原子核自發(fā)地放出α粒子或β粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说默F(xiàn)象。1、衰變：新課講解一、原子核的衰變⑴α衰變：

2、衰變的種類原子核自發(fā)放出α粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说倪^程叫α衰變。原子核放出一個α粒子（），質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，就成了一個新原子核的過程。

比如鈾238核放出一個α粒子后，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2，就變成了釷234核。在這個衰變過程中，衰變前的質(zhì)量數(shù)等于衰變后的質(zhì)量數(shù)之和；衰變前的電荷數(shù)等于衰變后的電荷數(shù)之和。大量事實(shí)表明，原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。衰變方程：在α衰變中，新核的質(zhì)量數(shù)與原來的核的質(zhì)量數(shù)有什么關(guān)系？相對于原來的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置應(yīng)當(dāng)向前移還是向后移？要移動幾位？你能概括出α衰變的質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)變化的一般規(guī)律嗎？α衰變的一般方程：

在這個衰變過程中，衰變前的質(zhì)量數(shù)等于衰變后的質(zhì)量數(shù)之和；衰變前的電荷數(shù)等于衰變后的電荷數(shù)之和。發(fā)生一次α衰變，困為原子序數(shù)減小2，所以相對于原來的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置應(yīng)當(dāng)向前移2位。α衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)守恒。⑵β衰變：2、衰變的種類原子核自發(fā)放出β粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说倪^程叫β衰變。原子核放出一個β粒子（），質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，就成了一個新原子核的過程。

比如

發(fā)生α衰變后產(chǎn)生的也具有放射性，它放出一個β

粒子后質(zhì)量數(shù)沒有改變，但電荷數(shù)增加了1，就變成鏷。

發(fā)生β衰變時，除了產(chǎn)生電子

外，還產(chǎn)生反電子中微子

。由于

的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都是0，所以在中學(xué)教科書中一般都不寫出。

“電荷數(shù)之和”指代數(shù)和，因?yàn)榘l(fā)生β衰變時，電子的電荷數(shù)是－1。在β衰變中，質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)有什么變化規(guī)律？原子核里沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？

β衰變的一般方程：β衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)守恒。研究發(fā)現(xiàn)，β衰變實(shí)質(zhì)是核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成了一個質(zhì)子和一個電子。

β衰變過程中，衰變前的質(zhì)量數(shù)等于衰變后的質(zhì)量數(shù)之和；衰變前的電荷數(shù)等于衰變后的電荷數(shù)之和。發(fā)生一次β衰變，困為原子序數(shù)增加1，所以相對于原來的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置應(yīng)當(dāng)向后移1位。β衰變的本質(zhì)放射性的原子核在發(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。γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的。事實(shí)表明，兩個中子和兩個質(zhì)子能十分緊密地結(jié)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(fā)生了α衰變。原子核的能量也跟原子的能量一樣，其變化是不連續(xù)的，也只能取一系列不連續(xù)的數(shù)值，因此，也存在著能級，同樣是能級越低越穩(wěn)定。當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)衰變時，原子核中有的發(fā)生α衰變，有的發(fā)生β衰變，同時伴隨著γ射線輻射。這時，放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會同時具有α、β、γ三種射線。α衰變的本質(zhì)

γ衰變的本質(zhì)α、β、γ三種射線同時出現(xiàn)二、半衰期11.47.63.81/21/41/8m/m0t/天01、半衰期（??）：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。氡的衰變m/m0t/天3.81/22×3.81/43×3.81/81/164×3.8……若放射性元素原來的質(zhì)量為m0

、原子數(shù)為N0；剩余的質(zhì)量m，剩余的原子數(shù)為N，半衰期為??，半衰期個數(shù)為n，經(jīng)過時間t，則：⑴元素的半衰期由原子核內(nèi)部的因素決定，只與元素的種類有關(guān)，跟元素所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。不同元素半衰期不同。⑵半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，只對大量的原子核才適用，對少數(shù)原子核是不適用的。三、核反應(yīng)1、定義：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應(yīng)。2、原子核人工轉(zhuǎn)變的三大發(fā)現(xiàn)⑴1919年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)。⑵1932年查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)。⑶1934年約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應(yīng)。在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。I·約里奧·居里，1900～1958F·約里奧·居里，1897～1956法國科學(xué)家。是P·居里和M·居里的女兒和女婿.由于發(fā)現(xiàn)人工放射性而獲得1935年諾貝爾化學(xué)獎.四、放射性同位素及其應(yīng)用

很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它們被稱為放射性同位素。1、放射性同位素的分類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優(yōu)勢⑴放射強(qiáng)度容易控制。⑵半衰期短，廢料易處理。不過40多種已達(dá)1000多種3、放射性同位素及其應(yīng)用⑴射線測厚儀⑵放射治療⑶培優(yōu)、保鮮⑷示蹤原子五、輻射與安全核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止泄露核廢料要放在很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里.生活中盡量遠(yuǎn)離放射源.C-14（“碳鐘”）年代測定法，又稱放射性碳定年法，就是根據(jù)C-14衰變的程度來判定古生物體的年代，該項研究獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎。要推斷一塊古木的年代，可以先把古木加溫，制取1g碳的樣品，再用粒子計數(shù)器進(jìn)行測量。如果測得樣品每分鐘衰變的次數(shù)正好是現(xiàn)代植物所制樣品的一半，表明這塊古木經(jīng)過了14C的一個半衰期，即5730年，如果測得每分鐘衰變的次數(shù)是其他值，也可以根據(jù)半衰期計算出古木的年代。穩(wěn)定14C

半衰期τ=5730

年【碳14測年技術(shù)】4、放射性同位素及其應(yīng)用3、核反應(yīng)5、輻射與安全1、原子核的衰變⑵衰變原則：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。⑴原子核的衰變

衰變:β衰變:γ射線:伴隨

射線或

射線產(chǎn)生2、半衰期⑶三種衰變

課堂小結(jié)【例題1】關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.天然放射現(xiàn)象表明原子內(nèi)部有一定結(jié)構(gòu)B.升高溫度可以改變原子核衰變的半衰期C.β射線是原子核外的電子形成的電子流D.三種射線中γ射線的穿透能力最強(qiáng)，電離作用最小解析：D天然放射現(xiàn)象表明原子核內(nèi)部有一定結(jié)構(gòu)，故A錯誤；原子核衰變的半衰期由自身結(jié)構(gòu)決定，與物理條件和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，故升高溫度不能改變原子核衰變的半衰期，故B錯誤；發(fā)生一次β衰變，實(shí)際是原子核內(nèi)的一個中子轉(zhuǎn)化為一個質(zhì)子和一個電子，這個電子被拋射出來，故C錯誤；三種射線中γ射線是不帶電的光子，穿透能力最強(qiáng)，電離作用最小，故D正確。典例分析解析：解析：BD【例題3】(多選)地球的年齡到底有多大，科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過對目前發(fā)現(xiàn)最古老的巖石中鈾和鉛含量來推算.測得該巖石中現(xiàn)含有的鈾是巖石形成初期時(巖石形成初期時不含鉛)的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對含量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的總原子數(shù).由此可以判斷下列選項正確的是（）A.鈾238的半衰期為90億年B.地球的年齡大約為45億年C.被測定的古老巖石樣品在90億年時的鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶4D.被測定的古老巖石樣品在90億年時的鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶3【例題3】(多選)地球的年齡到底有多大，科學(xué)家利用天然放射性元素的衰變規(guī)律，通過對目前發(fā)現(xiàn)最古老的巖石中鈾和鉛含量來推算.測得該巖石中現(xiàn)含有的鈾是巖石形成初期時(巖石形成初期時不含鉛)的一半，鈾238衰變后形成鉛206，鈾238的相對含量隨時間變化的規(guī)律如圖所示，圖中N為鈾238的原子數(shù)，N0為鈾和鉛的總原子數(shù).由此可以判斷下列選項正確的是（

BD

）A.鈾238的半衰期為90億年B.地球的年齡大約為45億年C.被測定的古老巖石樣品在90億年時的鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶4D.被測定的古老巖石樣品在90億年時的鈾、鉛原子數(shù)之比約為1∶3學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)

答案：D

答案：B解析：根據(jù)核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知：X的質(zhì)量數(shù)為0，電荷數(shù)為1，則X為正電子；Y的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，則Y為中子；Z的質(zhì)量