原子核的衰变、人工转变.doc

原子核的衰变、原子核的人工转变 一、天然放射现象1、天然放射现象物质放射出射线、射线、射线的性质，叫做放射性，具有放射性的元素叫放射性元素。1896年法 贝克勒耳首先发现天然放射现象，后居里夫妇发现钋PO和镭Ra。物质发射射线的性质称为放射性(radioactivity)。元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象，具有放射性的元素称为放射性元素。2、放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。3、射线种类与性质那这些射线到底是什么呢？把放射源放入由铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场，发现射线射线分成三束，射线在磁场中发生偏转，是受到力的作用。这个力是洛伦兹力，说明其中的两束射线是带电粒子。根据左手定则，可以判断射线都是正电荷，射线是负电荷。带电粒子在电场中要受电场力作用，可以加一偏转电场，也能判断三种射线的带电性质。射线：氦核流速度约为光速的 1/10。贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强；射线:高速运动的电子流。速度接近光速，贯穿本领很强。很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。射线：为波长极短的电磁波。性质非常象射线，只是它的贯穿本领比射线大的多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。电离本领和贯穿本领之间的关系：粒子是氦原子核，所以有很强的夺取其它原子的核外电子的能力，但以损失动能为代价换得原子电离，所以电离能力最强的粒子，贯穿本领最弱；而光子不带电，只有激发核外电子跃迁时才会将原子电离，所以电离能力最弱而贯穿本领最强.带电量质量数符号电离性穿透性实 质来 源射线+2e4 （p）很强很小（一张普通纸）高速的氦核流v0.1c两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出射线-e0弱很强（几毫米铝板）高速的电子流vc原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出射线00很小更强（几厘米铅板）波长极短的电磁波原子核受激发产生的小结： 实验发现：元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的，跟原子所处的物理或化学状态无关。不管该元素是以单质的形式存在，还是和其他元素形成化合物，或者对它施加压力，或者升高它的温度，它都具有放射性。天然放射现象：表明原子核存在精细结构，是可以再分的三种射线都是高速运动的粒子，能量很高，都来自于原子核内部，这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能，原子核内也有其复杂的结构。二、放射性元素的衰变1、原子核的衰变原子核的衰变：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。常见的衰变有两种，放出粒子的衰变叫衰变，放出粒子的衰变叫衰变，射线是随着射线或射线的放出而产生的。2、衰变 铀238核放出一个粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核-钍234核。那这种放出粒子的衰变叫做衰变。这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U23490Th+42He3、衰变 钍234核也具有放射性，它能放出一个粒子而变成23491Pa（镤），那它进行的是衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？粒子用0-1e表示。 钍234核的衰变方程式： 23490Th23491Pa+0-1e 衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1提问：衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题，但并不象衰变那样容易理解，因为核电荷数要增加，学生会问为什么会增加？哪来的电子？ 原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子：10n11H0-1e 这个电子从核内释放出来，就形成了衰变。可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。4、辐射 原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此也存在着能级，同样是能级越低越稳定。放射性的原子核在发生衰变、衰变时，往往蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以光子的形式辐射出来，因此，射线经常是伴随射线和 射线产生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变，同时就会伴随着辐射（没有衰变）。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有、和三种射线。注意： 一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出、和三种射线。5、衰变方程式遵守的规律衰变： 衰变规律：AZXA-4Z-2Y+42He衰变： 衰变规律：AZXAZ+1Y+0-1e（1）核反应遵从的规律 质量数守恒电荷数守恒动量守恒；能量守恒.（2）半衰期：说明：1. 中间用单箭头，不用等号；2. 是质量数守恒，不是质量守恒;3. 方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。类 型衰变方程规 律 衰 变 新核 衰 变 新核三、半衰期1.意义： 表示放射性元素衰变快慢的物理量 2.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间不同的放射性元素其半衰期不同3.公式：经过n个半衰期(T)其剩余的质量为： 质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后剩余的粒子数为： 衰变剩下的原子核数四、原子核的人工转变1、质子的发现：早在1915年，卢瑟福的学生马斯登就观察到了用粒子轰击氮气时会产生长射程粒子，一种可能的解释是这种粒子是氢核，因为这里是用粒子轰击氮时常常出现的现象。卢瑟福没有轻易作出结论，而是耐心地进行实验研究，以便弄清那些粒子到底是氮核、氦核还是氢核，实验要在荧光屏前观察和设计微弱的闪烁，条件是相当艰苦的，经过了三年多的时间，在1919年夏，他才总结了粒子与氮原子的碰撞现象，对氮原子核的人工转变作了无可置疑的结论。其核反应方程是：N+HeO+H2、中子的发现：1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把这种粒子叫中子。在中子发现之前，摆在物理学家们面前的问题是：要么粒子轰击铍发出的是光子，它在跟质子的碰撞中能量和动量不再守恒；要么粒子轰击铍发出的射线不是光子而是一种新粒子。在约里奥居里夫妇的实验中，中子已经出现了，但他们不能识别它。查德威克运用了能量和动量守恒定律，科学地分析了实验结果，终于发现了中子。发现中子的核反应方程是：Be+HeC+n中子不带电荷，它与各种物质粒子不发生静电作用，很容易接近甚至打进原子核。3、原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，质子带一个单位的正电荷，中子不带电，质子和中子的质量几乎相等，都等于一个质量单位，所以原子核的电荷数就等于它的质子数，原子核的质量数就等于它的质子数和中子数之和。具有相同质子数的原子，它们核外的电子数也相同，因而有相同的化学性质，属于同一种元素，但它们的中子数可以是不同的，这些具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称为同位素。注意：质子数相同而中子数不同的原子互称同位素：同种元素的不同的同位素在元素周期表上具有相同的位置（原子序数相同），他们的核电荷数相同，具有相同的化学性质：同一种元素的多种同位素中，有稳定的，也有不稳定的，不稳定的同位素会自发地放出粒子、粒子而衰变为别种元素，这种不稳定的同位素就叫放射性同位素，四十多种元素具有天然放射性同位素，各种元素都有人工放射性同位素。（三）、放射性同位素及其应用1、用中子、质子、氚核、粒子或光子轰击原子核都可制取放射性同位素，氚核裂变的产物也有放射性同位素。例：用粒子轰击铝27：Al+HeP+n 得到的磷30具有放射性PSi+e 放出正电子2、应用利用放射性同位素的射线A、射线探伤仪B、电离空气消除机器中的有害静电C、治虫育种、医疗把放射性同位素做为示踪原子进行监测3、放射性污染和防护污染：原子弹爆炸、核电站泄露 、放疗剂量过大防护：厚水泥层 很厚的重金属箱、远离放射源 1、下列说法中正确的是（）A.射线比射线更容易使气体电离B.核反应堆产生的能量来自轻核的聚变C.射线在电场和磁场中都不会发生偏转D.太阳辐射的能量主要来源于太阳内部重核的裂变2（双选）、关于天然放射现象，以下叙述正确的是（）A.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的C.在、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强D.铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次衰变和10次衰变3（双选）、放射性元素能自发地放出射线，变成别的元素，同时伴随核能的释放.下列表述中正确的是（）A.、三种射线都是电磁波B.在、三种射线中电离能力最弱的是射线C.太阳辐射的能量是由轻核聚变产生的D.将放射性元素掺杂到其他稳定元素中并大幅度降低其温度，它的半衰期不发生改变4、目前，核反应产生的核能主要来源于U的裂变，则下列说法中正确的是（）A.U原子核中有92个质子、143个核子B.U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，核反应方程为，说明U是由Ba和Kr组成的C.U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D.若一个铀核在裂变前后的质量亏损为，则其释放的核能为5、8.放射性同位素可用来推算文物的“年龄”。的含量每减少一半要经过约5730年。某考古小组挖掘到一块动物骨骼，经测定还剩余1/8，推测该动物生存年代距今约为（）A.57303年B.57304年C.57306年D.57308年6、一个氡核22286Rn衰变成钋核21884Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天，1g氡经过7.6天衰变掉氡的质量，以及22286Rn衰变成21884Po的过程放出的粒子是（）A.0.25g，a粒子B.0.75g，a粒子C.0.25g，粒子D.0.75g，粒子7、目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素.下列有关放射性知识的说法中正确的是（）A.U衰变成Pb要经过6次衰变和6次衰变B.三种放射线中射线的电离本领最强，射线的穿透本领最强C.放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的质子转化为中子时产生的D.射线与射线一样都是电磁波，但射线穿透本领比射线强8、下列四个方程中，属于衰变的是（）A.B.C.D.9、由衰变为要经过X次衰变和y次衰变，其中（）A.x6，y8B.x8，y6C.x16，y22D.x22，y1610、关于半衰期，以下说法正确的是（）A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长。B.升高温度可以使半衰期缩短。C.氡的半衰期为3.8天，若有18个氡原子核，经过7.6天就只剩下4.5个。D.氡的半衰期为3.8天，18克氡原子核，经过7.6天就只剩下4.5克氡原子核。11（双选）、关于天然放射现象，下列说法错误的是（）A.放射性元素的半衰期与温度无关B.三种射线中，射线的电离本领最强，射线贯穿本领最强C.衰变说明原子核中有电子存在D.射线是放射性的原子核发生衰变时，原始核从高能级向低能级跃迁时产生的12、天然放射性元素（钍）经过一系列核衰变之后，变成（铅）。下列论断中正确的是（）A.铅核比钍核少23个中子；B.铅核比钍核少24个质子；C.衰变过程中共有4次衰变和8次衰变；D.衰变过程中共有6次衰变和4次衰变。13、关于半衰期，以下说法正确的是（）A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比单质中长B.升高温度可以使半衰期缩短C.氡的半衰期为3.8天，若有18个氡原子核，经过7.6天就只剩下4.5个D.氡的半衰期为3.8天，18克氡原子核，经过7.6天就只剩下4.5克氡原子核14、某放射性元素经过114天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（）A.11.4天B.7.6天C.5.7天D.3.8天15、按照电离能力来看，放射性元素放出的三种射线由弱到强的排列顺序是（）A.射线，射线，射线B.射线，射线，射线C.射线，射线，射线D.射线，射线，射线16、关于、三种射线，下列说法中正确的是（）A.射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强。B.射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力。C.射线一般们随着或射线产生，它的穿透能力最强。D.射线是电磁波，它的穿透能力最弱。17、铀裂变的产物之一氪90()是不稳定的，它经过一系列衰变最终成为稳定的锆90()，这些衰变包含（）A.1次衰变，6次衰变B.4次衰变C.2次衰变D.2次衰变，2次衰变18、测年法是利用衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻的质量，为t0时的质量。下面四幅图中能正确反映衰变规律的是。（填选项前的字母）19、关于放射性元素的衰变，下列有关说法正确的是（）A.发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4B.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的C.若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小D.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个氡原子核