高中物理人教选修35探究导学课件19.2放射性元素的衰变

1、2 放射性元素的衰变,1.知道原子核的衰变。 2.会用半衰期描述衰变速度,知道半衰期的统计意义。 3.知道两种衰变的规律,能够熟练写出衰变方程。,一、原子核的衰变 1.原子核衰变的定义:原子核放出_粒子,由于_ 变了,它在元素周期表中的位置就变了,变成另一种_。 我们把这种变化称为_。,或,核电荷数,原子核,原子核的衰变,2.原子核衰变的种类: (1)衰变:放出_的衰变叫做衰变。 铀238核放出一个粒子后,核的质量数_,核电荷数_ _,变成新核钍234核。 衰变方程式: _+,粒子,减少4,减,少2,(2)衰变:放出_的衰变叫做衰变。钍234核也具有放 射性,它能放出一个粒子而变成 (镤)。

2、衰变方程式 3.原子核衰变的规律:原子核衰变时_和_都守恒。,粒子,电荷数,质量数,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.决定因素:放射性元素衰变的快慢是由_的因素决 定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。不同的放 射性元素,半衰期_。 3.应用:利用半衰期非常_这一特点,可以测量其衰变程度, 推断时间。,半数,核内部自身,不同,稳定,1.判一判: (1)和射线是同时由一个原子核射出的。() (2)原子核发生衰变时质量数和电荷数都改变。() (3)原子核可以单纯地发生衰变。() (4)半衰期就是两个原子核中有一个发生了衰变时用的时间。 () (5)放射性

3、元素衰变的快慢与原子所处的化学状态以及温度、 压强等外部条件无关。(),提示:(1)。任何元素只有一种放射性,所以和射线不能同时由一个原子核射出。 (2)。原子核发生衰变时,电荷数改变,但质量数却不变。 (3)。射线是伴随着或衰变射出的,是原子核衰变过程中释放的能量,没有单纯的衰变。 (4)。半衰期是大量原子核衰变的统计规律,对单个的事件是不可测的。 (5)。放射性元素衰变是原子核内部的变化,与原子所处的化学状态以及外部条件无关。,2.想一想: 原子核发生衰变时,新核的核电荷数如何变化?新核在元素周期表中的位置如何变化? 提示:原子核发生衰变是从原子核中放出电子的现象,新核的核电荷数增加了1个

4、,原子序数增加1,所以新核在元素周期表中的位置向后移了1位。,主题一 原子核的衰变 【问题探究】 1.原子核辐射射线会发生什么变化? 提示:天然放射性元素的原子核辐射或射线,原子核的核电荷数就发生了变化,变成了另一种原子核,也就是原子核发生了衰变。,2.原子核衰变时遵守什么规律? 提示:原子核的衰变符合质量数守恒和电荷数守恒。 3.发生衰变时,原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化? 提示:粒子的质量数是4,电荷数是2,所以发生衰变的原子核的质量数减少4,电荷数减少2,新核在元素周期表中的位置向前提了两位,核反应方程为:,4.发生衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化?衰变时的核电荷数为

5、什么会增加?释放的电子是从哪里来的? 提示:粒子的质量数是0,电荷数是-1,所以发生衰变的原子核质量数不变,电荷数增加1,新核在元素周期表中的位置向后退一位,核反应方程式为:,原子核内虽然没有电子,但核内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并从核内释放出来,就形成了衰变,从而新核少了一个中子,但增加了一个质子,核电荷数增加,并辐射出来一个电子。,5.原子核发生衰变的实质是什么? 提示:衰变的实质是原子核内的2个质子和2个中子结合成一个粒子放射出来,衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子放射出来。可见,放射出的粒子和粒子是原子核内的质子或中子转化

6、而成的。,【探究总结】 1.书写核反应方程应注意的问题: (1)单向性:衰变过程是不可逆的,所以核衰变方程只能用箭头,不能用等号。 (2)实验性:核衰变的生成物一定要以实验为基础,不能只依据两个守恒而杜撰出不符合实际的生成物来书写核反应方程。 (3)衰变方程遵循质量数守恒,不是质量守恒。,2.确定衰变次数的方法: (1)题境: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 。 (2)反应方程: (3)根据电荷数和质量数守恒列方程 A=A+4n Z=Z+2n-m 两式联立解得:,【即时训练】 1.(多选)(2014揭阳高二检测)元素X是放射性元素Y的同位素,X与Y分别进行了这样的衰变

7、过程: 则下列叙述中,正确的是() A.Q和S是同位素 B.X和R的原子序数相同 C.X和R的质量数相同 D.R的质子数多于上述任一元素的质子数,【解析】选A、D。X和Y是同位素,Q和S是它们发生了一次衰变和一次衰变的产物,它们的质子数相同,故为同位素,A项正确;R是Y发生一次衰变的产物,它的原子序数比Y多1,质量数与Y相同,D正确;X与Y的原子序数相同,质量数不同,故X与R原子序数不同,质量数也不同,B、C错误。,2.(2013昆明高二检测) 核经一系列的衰变后变为 核,问: (1)一共经过几次衰变和几次衰变? (2) 相比,质子数和中子数各少多少? (3)综合写出这一衰变过程的方程。,【解

8、题探究】(1)衰变过程中_守恒和_守恒。 (2)根据每发生一次衰变原子核的质子数和中子数均_, 每发生一次衰变原子核的中子数_,质子数_。,质量数,电荷数,减少2,减少1,增加1,【解析】(1)设 衰变为 经过x次衰变和y次衰变。由质量数守恒和电荷数守恒可得 238=206+4x 92=82+2x-y 联立解得x=8,y=6,即一共经过8次衰变和6次衰变。,(2)由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2,每发生一 次衰变中子数减少1,而质子数增加1,故 较 质子数 少10,中子数少22。 (3)核反应方程为 答案:(1)86(2)1022(3)见解析,主题二 探究半衰期 【问题探究】 1.对半

9、衰期的理解:半衰期的含义是什么?它是怎么得到的? 提示:半衰期是一个时间,是某种放射性元素的大量的原子核有半数发生衰变所需要时间的统计规律。 2.对于某个或特定的几个原子核什么时候发生衰变能否根据半衰期算出? 提示:某个或几个特定的原子核的衰变时间是不能预测的。,3.半衰期的应用:半衰期的公式及意义是什么?如何根据半衰期 推算放射性元素的剩余质量或根据剩余质量推算衰变的时间? 提示:剩余的放射性元素的原子核的个数可用公式表示为:Nt= N0表示开始时的放射性元素的原子核的个数,此式也可 以演变成放射性元素的剩余质量 式中m0表示开始 时的放射性物质的质量。而 即由自然对数可 根据剩余质量推算衰

10、变的时间。,4.什么因素能影响放射性元素的半衰期?能否通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素衰变的速度? 提示:(1)放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定。跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关。 (2)不能通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度,也不能通过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度。,【探究总结】 对半衰期的理解 (1)半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量,同一放射性元素具有的衰变速率一定,不同元素半衰期不同,有的差别很大。 (2)半衰期的适用条件: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

11、原子核,无法确定何时发生衰变,但可以确定各个时刻发生衰变的概率,即某时刻衰变的可能性,因此,半衰期只适用于大量的原子核。,【即时训练】 1.下列有关半衰期的说法正确的是() A.放射性元素的半衰期越短,表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短,衰变速度越快 B.放射性元素的样品不断衰变,随着剩下未衰变的原子核的减少,元素半衰期也变长 C.把放射性元素放在密封的容器中,可以减慢放射性元素的衰变速度 D.降低温度或增大压强,让该元素与其他物质形成化合物,均可减小衰变速度,【解题探究】(1)放射性元素的半衰期反映了放射性元素衰变 速度的_。 (2)放射性元素的半衰期是由核内部_的因素决定的。 (3)半衰期与温度和压力等外部条件_。,快慢,自身,无关,【解析】选A。放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间,它反映了放射性元素衰变速度的快慢,半