高中物理 第十九章 原子核 2 放射性元素的衰变课件2 新人教版选修35.ppt

2放射性元素的衰变 一 原子核的衰变1 定义 原子核放出 或 变成另一种原子核的过程 2 衰变类型 1 衰变 放射性元素放出 粒子的衰变过程 放出一个 粒子后 核的质量数 电荷数 成为新核 2 衰变 放射性元素放出 粒子的衰变过程 放出一个 粒子后 核的质量数 电荷数 粒子 粒子 减少4 减少2 不变 增加1 3 衰变规律 原子核衰变时 和 都守恒 4 衰变的实质 1 衰变的实质 2个 和2个 结合在一起形成 粒子 2 衰变的实质 核内的 转化为了一个 和一个 3 射线经常是伴随 衰变和 衰变产生的 电荷数 质量数 中子 质子 中子 质子 电子 判一判 1 原子核在衰变时 它在元素周期表中的位置不变 2 发生 衰变是原子核中的电子发射到核外 3 射线经常是伴随 射线和 射线产生的 提示 1 原子核在衰变时 由于核电荷数变了 所以它在元素周期表中的位置就变了 2 原子核内没有电子 发生 衰变是中子转变成一个质子和一个电子 电子被发射到核外就是 粒子 3 原子核在发生 衰变 衰变时 蕴藏在核内的能量以 光子的形式释放出来形成 射线 所以 射线经常是伴随 射线和 射线产生的 二 半衰期1 定义 放射性元素的原子核有 发生衰变所需的时间 2 特点 1 不同的放射性元素 半衰期 甚至差别非常大 2 放射性元素衰变的快慢是由 决定的 跟原子所处的化学状态和外部条件 半数 不同 核内部自身的因素 没有关系 3 适用条件 半衰期描述的是 不适用于单个原子核的衰变 4 半衰期的应用 利用半衰期非常稳定这一特点 可以通过测量其衰变程度来推断 统计规律 时间 判一判 1 半衰期是原子核有半数发生衰变需要的时间 经过两个半衰期原子核就全部发生衰变 2 根据半衰期的计算 我们可以知道一个特定的原子核何时发生衰变 3 半衰期与原子所处的化学状态和外部条件都无关 提示 1 半衰期是原子核有半数发生衰变需要的时间 经过两个半衰期原子核还剩四分之一 2 半衰期描述的是大量原子核衰变的统计规律 不适用于单个原子核的衰变 我们不能知道一个特定的原子核何时发生衰变 3 半衰期由核内部自身的因素决定 与原子所处的化学状态和外部条件都无关 一 原子核的衰变规律与衰变方程思考探究 如图为 衰变 衰变示意图 1 当原子核发生 衰变时 原子核的质子数和中子数如何变化 为什么 2 当发生 衰变时 新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少 新核在元素周期表中的位置怎样变化 提示 1 当原子核发生 衰变时 原子核的质子数减小2 中子数减小2 因为 衰变的实质是2个质子和2个中子结合在一起从原子核中被抛射出来 2 粒子为 发生 衰变时核电荷数增加1 所以原子序数增加1 元素在周期表上向原子序数增加的方向移动1位 归纳总结 1 定义 原子核放出 粒子或 粒子转变为新核的变化叫作原子核的衰变 2 衰变种类 1 衰变 放出 粒子的衰变 如 2 衰变 放出 粒子的衰变 如3 衰变规律 原子核发生衰变时 衰变前后的电荷数和质量数都守恒 4 衰变实质 衰变 原子核内两个质子和两个中子结合成一个 粒子 并在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来 产生 衰变 衰变 原子核内的一个中子变成一个质子留在原子核内 同时放出一个电子 即 粒子放射出来 5 衰变方程通式 1 衰变 2 衰变 6 确定原子核衰变次数的方法与技巧 1 方法 设放射性元素经过n次 衰变和m次 衰变后 变成稳定的新元素 则衰变方程为 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 a a 4n z z 2n m 以上两式联立解得 由此可见 确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组 2 技巧 为了确定衰变次数 一般先由质量数的改变确定 衰变的次数 这是因为 衰变的次数多少对质量数没有影响 然后根据衰变规律确定 衰变的次数 特别提醒 1 衰变方程的书写方面 衰变方程用 表示 而不用 表示 2 衰变方程表示的变化方面 衰变方程表示的是原子核的变化 而不是原子的变化 典例示范 钍232 经过次 衰变和次 衰变 最后成为铅208 解题探究 1 两种衰变的质量数变化有什么规律 怎样判断 衰变的次数 提示 衰变质量数不变 每发生一次 衰变 质量数减少4 用两种原子核的质量数之差除以4就是 衰变的次数 2 两种衰变的电荷数怎样变化 提示 每发生一次 衰变电荷数减少2 每发生一次 衰变电荷数增加1 正确解答 因为 衰变改变原子核的质量数而 衰变不能 所以应先从判断 衰变次数入手 衰变次数 每经过1次 衰变 原子核电荷数减少2 那么 钍核经过6次 衰变后剩余的电荷数与铅核实际的电荷数之差 决定了 衰变次数 衰变次数 答案 64 过关训练 1 2015 北京高考 下列核反应方程中 属于 衰变的是 解析 选b 选项a是人工核反应 选项b是 衰变 选项c是核聚变 选项d是 衰变 选项b正确 2 2015 福州高二检测 放射性元素所放出的 粒子是 a 原子核外的最外层电子b 原子核外电子跃迁时所发射的光子c 原子核内的中子转变为质子时放出的电子d 原子核内的质子转变为中子放出的电子 解析 选c 衰变的实质是中子转变为质子同时放出一个电子 c项正确 补偿训练 1 2015 苏州高二检测 某放射性元素的原子核内有n个核子 其中有n个质子 该原子核发生2次 衰变和1次 衰变 变成1个新核 则 a 衰变前原子核有 n n 个中子b 衰变后新核有 n 4 个质子c 衰变后新核的核子数为 n 3 d 衰变后新核的中子数为 n n 3 解析 选a 核子数等于质子数加中子数 所以衰变前原子核有中子数 n n 个 a项正确 衰变后新核有n 2 2 1 n 3 个质子 b项错 衰变后新核的核子数为n 2 4 n 8 衰变后新核的中子数为 n n 5 d项错 2 2015 武汉高二检测 经过m次 衰变和n次 衰变 变成则 a m 7 n 3b m 7 n 4c m 14 n 9d m 14 n 18 解析 选b 衰变方程为由质量数守恒知235 207 4m 解得m 7 由电荷数守恒知92 82 2m n 解得n 4 故选项b正确 规律方法 衰变次数的判断技巧 1 衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒 2 每发生一次 衰变质子数 中子数均减少2 3 每发生一次 衰变中子数减少1 质子数增加1 二 半衰期思考探究 如图所示为氡衰变剩余质量与原有质量比值示意图 氡的衰变 纵坐标表示的是任意时刻氡的质量m与t 0时的质量m0的比值 1 每经过一个半衰期 氡原子核的质量变为原来的多少倍 2 从图上可以看出 经过两个半衰期未衰变的原子核还有多少 提示 1 每经过一个半衰期 氡原子核的质量变为原来的二分之一 2 从图上可以看出 经过两个半衰期未衰变的原子核还有四分之一 归纳总结 1 意义 表示放射性元素衰变的快慢 2 半衰期公式 n余 式中n原 m0表示衰变前的原子数和质量 n余 m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量 t表示衰变时间 表示半衰期 3 适用条件 半衰期是一个统计概念 是对大量的原子核衰变规律的总结 对于一个特定的原子核 无法确定其何时发生衰变 半衰期只适用于大量的原子核 4 应用 利用半衰期非常稳定的特点 可以测算其衰变过程 推算时间等 特别提醒 1 半衰期由核内部自身的因素决定 与原子所处的化学状态和外部条件都无关 2 半衰期是一个统计规律 适用于对大量原子核衰变的计算 对于个别少数原子核不适用 典例示范 放射性同位素14c被考古学家称为 碳钟 它可以用来判定古生物体的年代 此项研究获得1960年诺贝尔化学奖 1 宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后 会形成不稳定的 它很容易发生衰变 放出 射线变成一个新核 其半衰期为5730年 试写出14c的衰变方程 2 若测得一古生物遗骸中的含量只有活体中的25 则此遗骸距今约有多少年 解题探究 1 如何写出14c的衰变方程 提示 根据质量守恒和电荷数守恒写出 2 怎样确定古生物的年代 提示 由古生物14c的含量与活体14c的含量对比可确定其半衰期数 即可计算出古生物的年代 正确解答 1 的 衰变方程为 2 的半衰期 5730年 生物死亡后 遗骸中的按其半衰期变化 设活体中的含量为n0 遗骸中的含量为n 则n 即0 25n0 故 2 t 11460年 答案 1 2 11460年 过关训练 1 拓展延伸 典例示范 中再过5730年 这一古生物遗骸中的含量是活体中的多少倍 解析 遗骸再过5730年 所经过的时间为t 11460 5730 17190年 古生物中的含量由m余 代入数据得 0 125答案 0 125 2 多选 2015 山东高考 14c发生放射性衰变成为14n 半衰期约5700年 已知植物存活期间 其体内14c与12c的比例不变 生命活动结束后 14c的比例持续减少 现通过测量得知 某古木样品中14c的比例正好是现代植物所制样品的二分之一 下列说法正确的是 a 该古木的年代距今约5700年b 12c 13c 14c具有相同的中子数c 14c衰变为14n的过程中放出 射线d 增加样品测量环境的压强将加速14c的衰变 解析 选a c 剩余的碳14占 表明经过了一个半衰期 a正确 碳14 13 12的质子数相同 质量数不同 中子数不同 b错误 碳14变为氮14 质量数未变 放出的是电子流 即 射线 c正确 半衰期不受外界环境影响 d错误 补偿训练 一块含铀的矿石质量为m 其中铀元素的质量为m 铀发生一系列衰变 最终生成物为铅 已知铀的半衰期为t 那么下列说法中正确的是 a 经过2个半衰期后 这块矿石中基本不再含有铀b 经过2个半衰期后 原来所含的铀元素的原子核有发生了衰变c 经过3个半衰期后 其中铀元素的质量还剩d 经过1个半衰期后该矿石的质量剩下 解析 选c 经过2个半衰期后矿石中剩余的铀应该有 故选项a b错误 经过3个半衰期后矿石中剩余的铀还有 故选项c正确 因为衰变产物大部分仍然留在该矿石中 所以矿石质量没有太大的改变 选项d错误 拓展例题 考查内容 同位素间的同与不同 典例示范 现在很多心血管专科医院引进了一种被称为 心肌灌注显像 的检测技术 方法是将若干毫升含放射性元素锝的注射液注入被检测者的动脉 经过40分钟后 这些含放射性物质的注射液通过血液循环均匀地分布在血液中 这时对被检测者的心脏进行造影 心脏血管正常的位置由于有放射性物质随血液到达而显示出有射线射出 心脏血管被堵塞的部分由于无