放射性元素的衰变 课件

(1)方法:
设放射性元素
������ ������
X
经过
n
次
α
衰变和
m
次
β
衰变后,变成稳定的新元素
������������''Y,则衰变方程为
������ ������
X→������������''
Y+n
4 2
He+������-1
0
e
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程
A=A'+4n,Z=Z'+2n-m。
发生衰变的原子数和质量,t 表示衰变时间,τ 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,但可以确定各个时刻
发生衰变的概率,即某时衰变的可能性,因此,半衰期只适用于大量的原子核。
警示元素的半衰期反映的是原子核内部的性质,与原子核所处 的化学状态和外部条件无关:一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式 存在还是以化合物形式存在无关;对它加压或增温也不会改变元素的半衰 期。
放射性元素的衰变
12
1.原子核的衰变 (1)衰变:原子核放出 α 粒子或 β 粒子,变成另一种原子核,这种变化称 为原子核的衰变。 (2)衰变的种类和规律:
种类
方程
规律
原子核的 衰变
α 衰变:放出 α 粒子 的衰变
例如
:92238
U→
234
90 Th+
4
2He
β 衰变:放出 β 粒子 的衰变
例如
:92034
跃迁,放出 γ 光子。
②γ 射线是伴随着 α 射线和 β 射线产生的,γ 辐射并不能独立发生,所以,
只要有 γ 射线必有 α 衰变或 β 衰变发生。 ③γ 粒子不是带电粒子,因此 γ 射线并不影响原子核的核电荷数,故 γ 射
线不会改变元素在周期表中的位置。
探究一
探究二
4.确定原子核衰变次数的方法与技巧
探究一
探究二
反思
衰变次数的判断方法: (1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒。 (2)每发生一次 α 衰变质子数、中子数均减少 2。 (3)每发生一次 β 衰变中子数减少 1,质子数增加 1。
探究一
探究二
探究二对半衰期的理解 问题导引
北京饭店在施工时当挖至地面以下 13 米深处时,发现有两棵直径达 1 米的榆树倒卧在河流沙砾层中,用碳 14 测定该树距今约为 29 285±1 350 年。 据此数据,建工部门决定停止再向下挖,而使用该层作地基,节约了大量资金、 人力和物力。你知道是用什么方法测定这两棵树的年代的吗?
答案:3 天
探究一
探究二
反思
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。
(2)由于每发生一次 α 衰变质子数和中子数均减少 2,每发生一次 β 衰变
中子数减少
1,而质子数增加
1,故
206 82
Pb
较
238 92
U
质子数少
10,中子数少
22。
(3)核反应方程为
238 92
U→82206
Pb+824
He+6-01
e。
答案:(1)8 6 (2)10 22 (3)92238 U→82206 Pb+824He+6-01e
点拨:可依据衰变过程中质量数和电荷数守恒求解衰变次数,再根据 α
衰变、β 衰变的实质推算质子数、中子数的变化。
探究一
探究二
解析:(1)设
238 92
U
衰变为
206 82
Pb
经过
x
次
α
衰变和
y
次
β
衰变。由质量
数和电荷数守恒可得
238=206+4x
①
92=82+2x-y
②
联立①②解得 x=8,y=6,即一共经过 8 次 α 衰变和 6 次 β 衰变。
以上两式联立解得 n=������4-������',m=������2-������'+Z'-Z。 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 α 衰变的次数, 这是因为 β 衰变的次数的多少对质量数没有影响,然后根据衰变规律确定 β 衰变的次数。
C 测年技术。
探究一
探究二
名师精讲
1.对半衰期的理解:半衰期表示放射性元素衰变的快慢,同一放射性元
素半衰期相同,不同元素的半衰期不同,有的差别很大。
2.半衰期公式:N
余=N
原(12
������
)������,m
余=m0(12
������
)������
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
探究一
探究二
例题 2
某放射性元素原为 8 g,经 6 天时间已有 6 g 发生了衰变,此后它再衰变
1 g,还需要几天?
解析:8 g 放射性元素已衰变了 6 g,还有 2 g 没有衰变,现在要求在 2 g
的基础上再衰变 1 g,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(12
Th→
234 91
Pa+
0
-1e
γ 射线:伴随 α 衰变和 β 衰变产生
电荷数、质量数 守恒
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2.半衰期 (1)定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。 (2)特点:
①不同的放射性元素,半衰期不同,甚至差别非常大。 ②放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处
的化学状态和外部条件没有关系。 (3)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时间。
������
)������,
得(8-6)
g=8×(12
������
)������
g,
������������=2,
即放射性元素从 8 g 变为 6 g 余下 2 g 时需要 2 个半衰期。
因为 t=6 天,所以 τ=2������=3 天,即半衰期是 3 天,而余下的 2 g 衰变 1 g 需 1
个半衰期 τ=3 天。
警示 α 衰变、β 衰变中的电子是从原子核中放出的,并不是从原 子核外面的电子放出的。
探究一
探究二
例题 1
238 92
U
经一系列的衰变后变为
206 82
Pb。
(1)求一共经过几次 α 衰变和几次 β 衰变?
(2)82206
Pb
Baidu Nhomakorabea
与
238 92
U
相比,求质子数和中子数各少多少?
(3)写出这一衰变过程的方程。
探究一
探究二
3.α 衰变和 β 衰变的实质
(1)α 衰变:原子核中的两个质子和两个中子结合在一起发射出来的, 即:210 n+211 H→24 He;
(2)β 衰变:原子核内的一个中子衰变成一个质子,同时放出一个电子,即 :10 n→11 H+-01 e。
(3)γ 辐射:
①α 衰变或 β 衰变后产生的新核往往处于高能级,不稳定,要向低能级
探究一
探究二
探究一对原子核衰变的正确理解
问题导引
放射性元素能自发地发出 α、β、γ 三种射线,这些射线是从哪儿来的呢?
提示原子核。
名师精讲
1.衰变规律 原子核衰变时,电荷数和质量数都守恒。 2.衰变方程 (1)α 衰变:������������X→������������--24Y+24He; (2)β 衰变:������������X→������+������1Y+-01e。