原子核的衰变

原子核的衰变、原子核的人工转变
（一）天然放射现象
1、1896年，法国物理学家贝克勒耳发现天然放射现象。

物质发射射线的性质叫做放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素。

能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。

例：铀或含铀的矿物质，钋、镭等都是天然放射性物质。

注意：
①天然放射性并不是少数元素才具有的，原子序数大于或等于83的天然元素都具有放射性，原子序数小于83的天然元素，也有一些具有放射性。

例：Na, P等。

②天然放射性现象的发现，打开了人们认识原子核内部世界的窗口，它不仅使人类认识到原子核也是具有结构的，而且告诉人们原子核可以自发地转变为另一种原子核。

2、三种射线的本质和特性：
名称组成速度穿透本领电离作用
α射线He粒子流0.1c 很弱很强
β射线e电子流0.99c 较强较弱
γ射线光子 c 最强很弱
注意：
①当放射性物质连续发生衰变时，各种原子核中有的放射α射线，有的放射β射线，同时伴随γ射线，这时在放射性中就会同时有α、β、γ三种射线。

②α、β、γ粒子都是从原子核里放射出来的，但不能认为这三种粒子就是原子核的组成部分。

2、放射性元素的衰变
①衰变：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫原子核的衰变。

②三个守恒：衰变过程遵守质量数守恒、电荷数守恒和能量守恒的规律。

③α衰变：X→Y+He例：
β衰变：X→Y+e例：
3．半衰期：是放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间。

计算公式：N=N0()n，式中n=或m=m0()n，式中n=
N(m)为放射性元素在几个半衰期后的原子核个数（质量）。

N0(m0)为放射性元素的初始原子核数（质量），n为半衰期的倍数。

注意：
①放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定的，而跟原子所处的物理状态（温度、压强、速度、受力等）和化学状态（单质、化合物等）无关。

②放射性元素的衰变规律是统计规律，只适用于含有大量原子的样品（对有限数核不适用，不能由半衰期推算放射性样品完全衰变的时间）。

（二）、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α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α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α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+He→O+H
2、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α粒子轰击铍发出的是γ光子，它在跟质子的碰撞中能量和动量不再守恒；要么α粒子轰击铍发出的射线不是γ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+
He→C+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：
①质子数相同而中子数不同的原子互称同位素：
②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：
③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α粒子、β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、α粒子或γ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α粒子轰击铝27：
Al+He→P+n得到的磷30具有放射性
P→Si+ e 放出正电子
2、应用
①利用放射性同位素的射线
A、γ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
②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。