19.2放射性元素的衰变(PPT课件)

课堂总结
一、原子核的衰变
1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为 新核的变化叫做原子核的衰变（decay）． 2.衰变原则： 质量数守恒，电荷数守恒。 （1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变． （2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变． （3）γ衰变:总是伴随射线或射线产生.
例题分析
例题：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原 来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电 粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所 示，由图可以知（ BD ） A.该核发生的α衰变 a b B.该核发生的β衰变 C.磁场方向一定垂直纸面向里 D.磁场方向向里还是向外不能判定
二、半衰期(T)
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.意义：表示放射性元素衰变的快慢 不同的放射性元素其半衰期不同．
氡222衰变为钋218的半 衰期为3.8天 镭226衰变为氡222的半 衰期为1620年 铀238衰变为钍234的半 衰期长达4.5×109年
m0
m
1 m0 2 1 m0 4 1 m0 8
练习3：某原子核A的衰变过程为
A
β
B
α
C，下列说法正确的是（
D ）
A、核A的质量数减核C的质量数等于5;
B、核A的中子数减核C的中子数等于2;
C、核A的中性原子中的电子数比原子核B的 中性原子中的电子数多1; D、核A的质子数比核C的质子数多1。
练习 4 ：一块氡 222 放在天平的左盘时，需 在天平的右盘加 444g 砝码，天平才能处于 平衡，氡 222发生α衰变，经过一个半衰期 以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取 D 出的砝码为（ ）
× × ×
R2
× × ×
小结：
静止在匀强磁场中的放射性元素发生衰变后
1、放出的粒子与反冲核的动量大小相等， 方向相反
2、α粒子与反冲粒子的运动轨迹是外切圆 β粒子与反冲粒子的运动轨迹是内切圆
高考题回顾：
0 234 234 1 10．完成核反应方程： 。 90 Th→ 91 Pa＋ 234 234 234 衰变为 的半衰期是 1.2 分钟，则 64 克 91 90 90
(1)“单个的微观事件是不可预测的”，所以，放射 性元素的半衰期，描述的是统计规律。
(2)半衰期的长短由核内部自身的因素决定，跟所处 的化学状态和外部条件都没有关系。
5、应用
(1)人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的 衰变规律，测定地球的年龄为46亿年。地壳有一部 漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史。 (2)碳14测年技术，14C是具有放射性的碳的同位素， 能够自发的进行β 衰变，变成氮。
e
经过6分钟还有 2 克尚未衰变。
Th
Pa
Th
例题分析
例题：本题中用大写字母代表原子核，E经α衰变成 为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H。上述系 列衰变可记为下式： E F G H
另一系列衰变如下： P Q R S 已知P和F是同位素，则（ B ） A.Q和G是同位素，R和H是同位素 B.R和E是同位素，S和F是同位素 C.R和G是同位素，S和H是同位素 D.Q和E是同位素，R和F是同位素
Rn He
4 2
4 2 234 90 226 88 4 2
U ? Th ?
238 92 230 90
U Th He
230 90
Th Ra He
原子核内少两个质子和两个中子。
3.原子核衰变的分类:
（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变．
A Z
X
A Z 1
Y
e
0 1
A．原子核外层电子受激发后产生的
B．原子核内层电子受激后产生的
C．产生衰变的这个原子核产生的
D．衰变后产生的新核产生的
练习2、由原子核的衰变规律可知 (
C
)
A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和 β射线 B．放射性元素发生 β衰变时，新核的化学性 质不变 C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制 D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量 数不变，核电荷数增加1
解：
222 86
Rn Po He
218 84 4 2
t T
1 1 N = N0 = N 0 4 2 氡与钋的原子数之比为：1∶3 m Rn 222 1 37 m Po 218 3 109
考古学家确定古木年代的 方法是用放射性同位素作为 “时钟”，来测量漫长的时间， 这叫做放射性同位素鉴年法．
练习6：静止在匀强磁场中的某放射性元素的 原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向 与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半 ABC 径之比为44︰1，如图，则（ ） A、α粒子与反冲粒子的动 量大小相等，方向相反 × × × ×
1 B、原来放射性元素的原子 × R× 核电荷数为90 × × C、反冲核的核电荷数为88 × × D、α粒子与反冲核的速度 之比为1︰88
二、半衰期
1、半衰期: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、不同的放射性元素，半衰期不同 放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。 放射性元素半衰变是一个统计规律。
1 m m0 ( ) 2
t
3、氡222 衰变为钋218 的半衰期是 3.8 天，纯 净的氡经过 7.6 天后，求氡与钋的原子数之比 和氡与钋的质量之比。
238 92
238 92
U Pb x He y e
206 82 4 2 0 1
238＝206＋4x 92 = 82 + 2x - y
x＝ 8 y＝ 6
Hale Waihona Puke 练习：钍232经过6次衰变和4次衰变后变成一种 稳定的元素，这种元素是什么？它的质量数 是多少？它的原子序数是多少？
α衰变、β衰变反映原子核是可以变化的， 每一种元素的衰变快慢一样吗？衰变快慢有 什么规律？如何描述这一变化规律？
3T N/8
7N/8
2、钋210经α衰变成稳定的铅，其半衰期为 138天，质量为64g的钋210，经276天，求钋 的质量。
解：
210 84
Po Pb He
206 82 4 2
t T 276 138
1 1 m = m0 = 2 2
64g = 16g
4、注意：
4、碳14的半衰期是5730年，现有一份古代生 物遗骸，其中碳14在碳原子中所占的比例只 相当于现代生物中的四分之一，请推算生物 的死亡时间。
解：遗骸中的碳14 是死亡时的四分之一，
m0 1 m = m0 4 2
所以，t = 2T = 11460（年）
t T
练习1：放射性元素发生衰变时，可放出光子， 这光子是： D
β射线产生的，没有γ衰变
3.原子核衰变的分类:
（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变．
A Z
X
A Z
A 4 Z 2
4 Y 2 He
（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变．
X
A Z 1
Y e
0 1
（3）γ衰变: 伴随射线或射线产生. γ衰变能单独发生吗？
注意：
一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射 性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线。
t
T
2T
3T
3.公式：
经过 n 个半衰期 (T) 其剩余的质量为：
t
质量与原子个数相对应，故经过n个半 衰期后剩余的粒子数为：
1 m m0 ( ) 2
1 N N0 ( ) 2
t
关于核的个数
关于核的质量
0 T 2T N/2 N/4
N
m0
N/2
3N/4
m0 + m1 2 m0 + m2 4 m0 + m3 8
1.核反应与化学变化的区别
2.核反应方程为什么用箭头，不用等号
3.核反应方程只要满足两个守恒，能任意写吗
4.质量数守恒和质量守恒是一回事吗 特别提示：
1、用单箭头，不用等号； 2、是质量数守恒，不是质量守恒; 3、方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。
例： U 经过一系列衰变和衰变后，可以 变成稳定的元素铅206 ( 206 82 Pb) ，问这一过程 衰变和衰变次数？ 解：设经过x次衰变，y次衰变
234 90
24 11
Th Pa e
234 91
24 11
0 1
Na ?
Na Mg e
24 12 0 1
原子核内的一个中子变成质子， 同时放出一个电子 。
原子核内除了质子和中子还有没有其它粒子？
结合
质子 中子 转化 中子 质子 和 电子 α粒子
α衰变
β衰变
γ射线的产生：γ射线经常是伴随着α射线和
A．222g C．2g B．8g D．4g
练习5：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原 来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒 子和反冲核的运动轨迹如图所示。由图可以判 定（ BD ）
a
A、该核发生的是α衰变 B、该核发生的是β衰变 C、磁场方向一定垂直于纸面向里 D、不能判定磁场方向向里还是向外
b
第十九章
原子核
第二节 放射性元素的衰变
听说过“点石成金”的传说吗？
回顾：三种放射性射线的性质
射线种类 组成物质 速率 射线 射线 射线
4 氦核 2
贯穿本领 电离本领
1 c He 10
最弱
较弱 最强
最强 较弱 最弱
0 电子 -1
e
0.99c c
光子
原子核的表示方法：
A Z
X
一、原子核的衰变
1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某 种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰 变（decay）． 2.衰变遵循的原则： 质量数守恒，电荷数守恒。
3.原子核衰变的分类:
（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变．
A Z
X
A 4 Z 2
Y He
4 2
226 88
238 92
Ra
222 86