19.1原子核的组成概述

第十九章原子核1原子核的组成主题1射线的本质和特性研读教材·自主认知1.天然放射现象:(1)天然放射现象的发现:1896年,法国物理学家_________发现,铀和含铀的矿物能发出看不见的射线,这种射线可使被黑纸包裹的照相底版_____。贝克勒尔感光(2)放射性和放射性元素。①放射性:物质_________的性质。②放射性元素:具有_______的元素。③原子序数大于或等于83的元素,都是_______元素,原子序数小于83的元素有的也具有放射性。(3)天然放射性元素:能_______发出射线的放射性元素。发射射线放射性放射性自发地2.三种射线:(1)α射线实际上就是_________,速度可达光速的,其_____能力强,_____能力较差,在空气中只能前进几厘米,用_______就能把它挡住。(2)β射线是高速_______,它速度很大,可达光速的99%,它的_____能力较弱,穿透能力较强,很容易穿透黑纸,也能穿透几毫米厚的_____。(3)γ射线呈电中性,是能量很高的_______,它的_____作用更小,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的_____和几十厘米厚的混凝土。氦原子核电离穿透一张纸电子流电离铝板电磁波电离铅板合作探究·核心归纳1.天然放射现象使人们认识到原子核是有结构的,为什么说射线来自原子核的内部?为什么说原子核是可分的,是有结构的?提示:因为实验发现,任何一种具有放射性的元素,无论它是以单质形式存在还是以化合物形式存在,都具有放射性,而且放射性的强度也不受温度、外界压强的影响。由于元素的化学性质取决于原子的核外电子,这说明射线与核外电子无关,也就是说射线来自原子核的内部,从而说明原子核是可分的,是有结构的。2.每一种放射性元素一定是同时放出三种射线吗?提示:一般情况下放射性元素同时放出两种射线,即α射线和γ射线或β射线和γ射线。3.射线的电性是如何确定的?提示:根据电场或磁场对射线的作用,即根据射线在电磁场中的偏转情况来确定它们的电性。4.怎样用磁场和电场对电荷作用力的方向来确定射线的电性?提示:把放射源放入由铅做成的容器中,射线只能沉着器的小孔射出,成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场,发现射线如图甲所示:①射线分成三束,射线在磁场中发生偏转,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。②根据感光的位置和左手定那么可以知道,带正电的射线向左偏转,这种射线叫α射线;带负电的射线向右偏转,这种射线是β射线;不偏转的是γ射线。③带电粒子在电场中要受电场力的作用,可以加一偏转电场来判断三种射线的带电性质,如图乙所示。5.结合下表探究三种射线的组成和特性。射线种类组成速度贯穿本领电离作用α射线α粒子是_________He约c很小,一张_____就能挡住_____β射线β粒子是高速_______e接近c很大,能穿过几毫米厚的__________γ射线波长很短的_______等于c最大,能穿过几厘米厚的__________氦原子核薄纸很强电子流铝板较弱电磁波铅板很小【归纳总结】1.射线的本质和特性:(1)种类:α、β、γ三种射线。(2)组成:分别由氦核、电子和高能量的光子组成。(3)特性:分别表现在速度、贯穿能力和电离作用三个方面的不同。2.射线来自原子核内部,证明原子核是有结构的。3.三种射线在电场或磁场中的运动特点:(1)γ射线不偏转:γ射线不管在电场还是磁场中,总是做匀速直线运动,不发生偏转。(2)α射线和β射线在磁场中的偏转特点:在匀强磁场中,α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且同样条件下,β粒子的轨道半径小,偏转大。(3)α射线和β射线在电场中的偏转特点:在匀强电场中,α和β粒子沿相反方向做类平抛运动,且在同样的条件下,β粒子的偏移量大。如果电场和磁场方向未知,也可以由偏转的大小情况区分射线的种类。过关小练·即时应用1.(多项选择)以下说法正确的选项是()A.β射线粒子和电子是两种不同的粒子B.红外线的波长比X射线的波长长C.α粒子不同于氦原子核D.γ射线的贯穿本领比α粒子强【解析】选B、D。α射线粒子是氦原子核,β射线粒子是电子,γ射线是电磁波;因此A、C都不对。在这三种射线中,γ射线贯穿本领最强,其次是β射线,α射线最弱;因此D正确。在电磁波谱中,按波长由长到短的顺序依次是无线电波,红外线,可见光,紫外线,X射线,γ射线。因此B正确。2.一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线,由铅盒的小孔射出,在小孔外放一铝箔,铝箔后的空间有一匀强电场。进入电场后,射线变为a、b两束,射线a沿原来方向行进,射线b发生了偏转,如下图,那么图中的射线a和射线b分别为()A.αβB.βγC.γαD.γβ【解题指南】解答此题时应注意以下两点:(1)根据射线的贯穿本领明确穿过铝箔的两种射线。(2)由偏转情况明确两种射线的种类。【解析】选D。放射源发射的α、β和γ三种射线中,α射线的穿透本领最弱,一张普通的纸就能挡住,不会穿过铝箔,β射线的穿透本领较强,能穿透几毫米的铝箔,γ射线的穿透本领最强,能穿透几厘米厚的铅板,故穿过铝箔的是β和γ射线,A、C错;其中γ射线是光子流不带电(电中性),在电场中不偏转,是射线a,β射线带负电,在电场中发生偏转,是射线b,故B错,D对。3.(多项选择)如下图,铅盒A中装有天然放射性物质,放射线从其右端小孔中水平向右射出,在小孔和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场,那么以下说法中正确的有()A.打在图中a、b、c三点的依次是α射线、γ射线和β射线B.α射线和β射线的轨迹是抛物线C.α射线和β射线的轨迹是圆弧D.如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场,那么屏上的亮斑可能只剩下b【解析】选A、C。由左手定那么可知粒子向右射出后,在匀强磁场中带正电的α粒子受的洛伦兹力向上,带负电的β粒子受的洛伦兹力向下,轨迹都是圆弧。而γ射线不带电做直线运动。所以B错,A、C正确;如果在铅盒和荧光屏间再加一竖直向下的匀强电场时,由于α粒子速度约是光速的,而β粒子速度接近光速,所以在同样的混合场中不可能都做直线运动,D错。【补偿训练】如下图,R为放射源,虚线范围内有垂直于纸面的磁场B,LL′为厚纸板,MN为荧光屏,今在屏上P点处发现亮斑,那么到达P点处的放射性物质微粒和虚线范围内B的方向分别为()A.α粒子,B垂直于纸面向外B.γ粒子,B垂直于纸面向内C.β粒子,B垂直于纸面向外D.β粒子,B垂直于纸面向内【解题指南】解答此题时应注意以下三点:(1)掌握三种射线的本质及特性并能灵活运用。(2)明确带电粒子在磁场中的运动规律。(3)熟练应用左手定那么是解决此题的关键。【解析】选D。由于α粒子贯穿本领很弱,只能穿透几厘米空气,因此穿透厚纸板到达屏上P点处的不可能是α粒子;由于γ粒子不带电,穿过B区域不会发生偏转,因此到达P点处的也不可能是γ粒子;由此可知,到达P点处的必然是β粒子。又由于β粒子带的是负电,因此用左手定那么便可判断B的方向应该是垂直于纸面向内。所以D选项正确。主题2原子核的组成研读教材·自主认知1.质子:质子是_______用α粒子轰击氮核时发现的一种新的带正电的粒子。2.中子:原子核内存在着一种_____与质子非常接近,但是不带___的粒子,这种粒子叫做中子。中子是由_________发现的。3.核子:质子和中子除了是否带电的差异以及质量上的微小差异外,其余性质十分相似,而且都是_______的组成成分,统称为核子。卢瑟福质量电查德威克原子核4.原子核的符号:质子数质子数5.同位素:(1)定义:具有相同_______而_______不同的原子,在元素周期表中处于_____位置,因而互称同位素。例如,氢有三种同位素:___(通常所说的氢),氘(也叫重氢),氚(也叫超重氢),符号分别是_________。碳有两种同位素,符号分别是_______。质子数中子数同一氕(2)性质:原子核的_____数决定了核外_______,也决定了电子在核外的分布情况,从而决定了这种元素的化学性质,因而同种元素的同位素具有相同的_____性质。质子电子数化学合作探究·核心归纳1.质子是怎么发现的?它有什么特点?提示:(1)1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,从中打出了质子;以后人们用同样的方法从氟、钠、铝等原子核中打出了质子。所以质子是原子核的组成局部。(2)质子带正电荷,电荷量与一个电子所带的电荷量相等,质量mp=1.6726231×10-27kg。2.中子是怎么发现的?它有什么特点?提示:(1)1932年,查德威克通过实验证实了中子的存在。(2)中子不带电,质量mn=1.6749286×10-27kg。3.人们通过实验得到了质子和中子,它们都是来源于原子核,所以原子核的组成和人们假设的相同,那么原子核的组成是怎样的?组成原子核的粒子之间有什么联系?提示:(1)原子核是由质子和中子构成的,质子带正电,中子不带电。质子和中子统称为核子,质子数和中子数之和叫核子数。(2)原子核中的两个等式①原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数②原子核的质量数=核子数=质子数+中子数4.互称同位素的原子核的组成有什么关系?其化学性质相同吗?为什么?提示:(1)互称同位素的原子核具有相同的质子数而中子数不同,在元素周期表中处于同一位置。(2)同种元素的原子,质子数相同,核外电子数也相同,因此它们的化学性质相同。【归纳总结】1.原子核(符号):2.根本关系:(1)核电荷数=质子数(Z)=元素的原子序数=核外电子数。(2)质量数(A)=核子数=质子数+中子数。3.原子核组成的三个概念:(1)核子数:质子和中子质量差异非常微小,二者统称为核子,质子数和中子数之和叫核子数。(2)电荷数(Z):原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍,通常用这个整数表示原子核的电荷量,叫作原子核的电荷数。(3)质量数(A):原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和,而质子与中子质量几乎相等,所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍,这个整数叫作原子核的质量数。过关小练·即时应用1.据最新报道,放射性同位素钬在医疗领域有重要应用,该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是(

)A.32

B.67

C.99

D.166【解析】选A。根据原子核内各量的关系可知核外电子数=质子数=67,中子数为166-67=99,故核内中子数与核外电子数之差为99-67=32,故A对,B、C、D错。2.氢有三种同位素分别为以下说法正确的是()A.它们的质子数相同 B.它们的质量数相同C.它们的核子数相同 D.它们的中子数相同【解析】选A。同位素的质子数相同,核电荷数相同,中子数不同、质量数、核子数不同,选项A正确。3.据报道,俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素,该元素目前尚未被命名,是在实验室人工创造的最新的超重元素。新元素有两种同位素,其中一种有176个中子,而另一种有177个中子,那么:(1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少?原子的核外电子数各为多少?(2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少?(3)假设用X表示117号元素的元素符号,该元素的两种同位素用原子核符号如何表示?【解题指南】解答此题应注意以下三点:(1)原子核的质子数与原子序数相等。(2)原子呈