高中物理 第19章 第2节 放射性元素的衰变同步辅导与检测课件 新人教版选修35.ppt

第2节放射性元素的衰变 原子核 药物的半衰期药物的半衰期一般指药物在血浆中最高浓度降低一半所需的时间 例如一个药物的半衰期为6小时 那么过了6小时血药物浓度为最高值的一半 再过6小时又减去一半 血中浓度仅为最高浓度的1 4 药物的半衰期反映了药物在体内消除 排泄 生物转化及储存等 的速度 表示了药物在体内的时间与血药浓度间的关系 它是决定给药剂量 次数的主要依据 半衰期长的药物说明它在体内消除慢 给药的间隔时间就长 反之亦然 消除快的药物 如给药间隔时间太长 血药浓度太低 达不到治疗效果 消除慢的药物 如用药过于频繁 易在体内蓄积引起中毒 每一种药物的半衰期各不一样 即使是同一种药物对于不同的个体其半衰期也不完全一样 成人 儿童 老人 孕妇 健康人与病人 药物半衰期也会有所不同 通常所指的药物半衰期是一个平均数 肝肾功能不全的病人 药物消除速度慢 半衰期便会相对延长 如仍按原规定给药 有引起中毒的危险 这点必须特别注意 根据半衰期的长短给药 可以保证血药浓度维持在最适宜的治疗浓度而又不致引起毒性反应 常用的适宜方案是首次给以全负荷剂量 然后根据药物半衰期间隔一定时间 再给以首次剂量的一半 例如磺胺嘧啶1克能在血中产生有效浓度 其半衰期为17小时 因此适宜方案是每日服两次 首剂2克 以后一次1克 但对一些半衰期过短或过长的药物 如仍按半衰期给药 前者可能给药次数太频繁 而后者血药浓度波动较大 甚至由于间隔时间太长 易于遗忘给药 鉴于上述情况 对于毒性不大的药物 如半衰期过短 可以加大首次剂量 使其在间隔时间末段仍保持有效剂量 倘若药物的治疗指数小 半衰期又短 如去甲肾上腺素 一次注射仅维持几分钟 就必须采用静脉滴注法给药 倘若某药物的半衰期大大超过24小时 则可采用首次剂量和每天服用维持量的方案 维持量的大小可以根据该药首次剂量 每天给药量和该药的半衰期运用公式计算而得 1 原子核的衰变 1 原子核的衰变 原子核放出 粒子或 粒子 由于 变了 它在周期表中的位置变了 变成另一种 这种变化称为原子核的 2 衰变规律 原子核衰变时 衰变前后的电荷数和质量数都 衰变 质量数减少4 电荷数减少2 衰变方程为 典型的衰变方程 衰变 质量数不变 电荷数增加1 衰变方程为 典型衰变方程 答案 1 核电荷数原子核衰变 2 守恒 3 衰变的实质 在放射性元素的原子核中 2个中子和2个质子结合得比较紧密 有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来 这就是放射元素的 现象 原子核里虽没有电子 但核内的 可转化成质子和电子 产生的电子从核内发射出来 这就是 4 射线产生的本质 原子核的能量只能取一系列不连续数值 当原子核发生 衰变 衰变后 新核往往处于高能级 这时它要向 跃迁辐射光子 答案 3 衰变中子 衰变 4 低能级 2 半衰期放射性元素的原子核有半数发生衰变 叫半衰期 它是大量原子核衰变的 1 公式 某放射性元素的半衰期为t 衰变时间为t 则放射性元素经过t t个半衰期时未发生衰变的原子核个数n和原有原子核个数n0间的关系为 n 对应的质量关系有m 2 半衰期由原子核内部本身的因素决定 跟原子所处的物理状态和 无关 衰变发生在原子核的内部 所以与 压力及存在形式均无关 答案 所用时间统计结果 1 2 化学状态温度 一 原子核的衰变1 1 衰变 放射性元素的原子核放出某种粒子后变成新的原子核 我们把这种变化称为原子核的衰变 2 衰变 放射性元素放出 粒子的衰变叫做 衰变 3 衰变 放射性元素放出 粒子的衰变叫做 衰变 2 1 衰变规律 原子核衰变时 衰变前后的电荷数和质量数都守恒 2 衰变方程 衰变 衰变 注 1 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒 核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化 质量亏损 而释放出核能 2 当放射性物质连续衰变时 原子核中有的发生 衰变 有的发生 衰变 同时伴有 射线 这时可连续放出三种射线 3 核反应过程一般是不可逆的 所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向 不能用等号连接 3 粒子和 粒子衰变的实质在放射性元素的原子核中 2个中子和2个质子结合得比较紧密 在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来 这就是 衰变现象 原子核里没有电子 核内的中子可以转变成质子和电子 产生的电子从核内发射出来 这就是 衰变 粒子实质就是氦核 它是由两个质子和两个中子组成的 当发生 衰变时 原子核中的质子数减2 中子数也减2 因此新原子核的核电荷数比未发生衰变时的原子核的核电荷数少2 为此在元素周期表中的位置向前移动两位 衰变是原子核中的中子转化成一个电子 即 粒子放射出来 同时还生成一个质子留在核内 使核电荷数增加1 但 衰变不改变原子核的质量数 所以发生 衰变后 新核比原来的原子核在周期表中的位置向后移动一位 射线是在发生 或 衰变的过程中伴随而生 且 射线是不带电的 因此 射线并不影响原子核衰变后的核电荷数 故不会改变元素在周期表中的位置 但 射线是伴随 衰变或 衰变而产生的 它并不能独立而生 所以 只要有 射线就必有 衰变或 衰变发生 因此从整个衰变过程来看 元素在周期表中的位置可能要发生改变 原子核发生 衰变时 此 粒子是 a 原子核外的最外层电子b 原子核外的电子跃迁时放出的光子c 原子核外存在着电子d 原子核内的一个中子变成一个质子时 放射出一个电子解析 因原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子组成的 原子核内并不含电子 但在一定条件下 一个中子可以转化成一个质子和一个负电子 一个质子可以转化成一个中子和一个正电子 其转化可用下式表示 由上式可看出 粒子 负电子 是原子核内的中子转化而来 正电子是由原子核内的质子转化而来 答案 d 点评 本题考查 衰变的机理 解答此题首先要明确 不论是 衰变还是 衰变 它们都是原子核发生转变 当然 粒子和 粒子的来源一定跟原子核内部结构有关 而与原子核外的电子无关 因此a b两选项就可排除 由于原子核带正电荷 所以核内不可能有带负电的电子存在 这样也就可排除c选项 最终可以确定出d选项 这种利用排除法来选出正确答案的方法 对于某些对 衰变理解不深刻的同学来说 不失为一种解题好方法 变式迁移 1 钍 经过一系列 和 衰变 变成 铅 问经过了多少次 衰变 经过了多少次 衰变 解析 由 衰变和 衰变的规律分析 由于 衰变不影响质量数的变化 所以质量数的变化决定了 衰变的次数 由 质量数减少了232 208 24 每一次 衰变质量数减少4 因此 衰变的次数为6次 6次 衰变 电荷数应减少6 2 12 而现在只减少了90 82 8 所以应有4次 衰变 每次 衰变增加一个电荷数 答案 经过6次 衰变 4次 衰变 点评 写核反应方程的基本原则是质量数守恒和电荷数守恒 依据这两个原则列方程就可确定 衰变和 衰变的次数 根据每发生一次 衰变新核的质子数和中子数均比原来的核少2 每发生一次 衰变 质子数多1 就可计算多次衰变后的核与原来核的质子数和中子数的差值 也可根据其核电荷数和核质量数进行推算 二 半衰期放射性元素具有一定的衰变速率 例如氡222经 衰变后变成钋218 发现经过3 8天后 有一半氡发生了衰变 再经过3 8天后 只剩下四分之一的氡 再经3 8天后 剩下的氡为原来的八分之一 镭226变为氡222的半衰期是1620年 不同元素的半衰期是不一样的 1 定义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 2 公式n余 n原m余 m原式中n原 m原表示衰变前的放射性元素的原子数或质量 n余 m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数或质量 t表示衰变时间 t表示半衰期 点评 半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定 跟原子所处的物理状态 如压强 温度 环境 或化学状态 如单质 化合物 无关 半衰期是大量原子核衰变时的统计规律 个别原子核经多长时间衰变无法预测 对个别或极少数原子核 无半衰期可言 双选 关于放射性元素的半衰期 a 是原子核质量减少一半所需的时间b 是原子核有半数发生衰变所需的时间c 与外界压强和温度有关 与原子的化学状态无关d 可以用于测定地质年代 生物年代等解析 原子核的衰变是由原子核内部因素决定的 与一般外界环境无关 原子核的衰变有一定的速率 每隔一定的时间即半衰期 原子核就衰变了总数的一半 不同种类的原子核 其半衰期也不同 若开始时原子核数目为 n0 经时间t剩下的原子核数目为n 半衰期为t 则有如下关系式 n n0 若能测定出n与n0的比值 则就可求出时间t值 依此公式就可测定地质年代 生物年代或考察出土文物存在年代等 答案 bd点评 解答此题的关键是明确半衰期的概念及半衰期的意义 另外还要明确原子核质量减少一半跟原子核有半数发生衰变不是同一概念 变式迁移 2 某放射性元素原为8g 经6天时间已有6g发生了衰变 此后它再衰变1g 还需要几天 解析 8g放射性元素已衰变了6g 还有2g没有衰变 现在要求在2g的基础上再衰变1g 即再衰变一半 故找出元素衰变的半衰期就可得结论 由半衰期公式m m0 得 8 6 8 2 即放射性元素从8g变为6g余下2g需要2个半衰期 因为t 6天 所以t 3天 即半衰期是3天 而余下的2g衰变1g需1个半衰期t 3天 故此后它再衰变1g还需3天 答案 3天点评 分析有关放射性元素的衰变数量和时间问题时 正确理解半衰期的概念 灵活运用有关公式进行分析和计算是解决问题的关键 基础巩固 1 双选 对天然放射现象 下列说法中正确的是 a 粒子带正电 所以 射线一定是从原子核中射出的b 粒子带负电 所以 射线有可能是核外电子c 粒子是光子 所以 射线有可能是由原子发光产生的d 射线 射线 射线都是从原子核内部释放出来的解析 衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的 衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子 然后释放出电子 射线伴随 衰变和 衰变的产生而产生 所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的 答案 ad 2 关于天然放射现象 叙述正确的是 a 若使放射性物质的温度升高 其半衰期将减少b 衰变所释放的电子是原子核外的电子