原子核与放射性1
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
a.同位素：质子数相同，中子数不同
11H 12H 13H 氕氘氚
186O 187O 188O
b.同质异能素：质子数相同，中子数相同，能量不同
9493Tc 9493Tcm 鍀
113 49
In
m
113 49
In
铟
c.同量异位素：核子数相同，质子数不同
3 1
百度文库
H
23He
164C 174N 184O
3.以性质分类：
dN N, dt dN Ndt
(1) λ: 衰变常数，由核素性质决定 与核素化学性质无关，不随外界条件变化
(2) 负号表示母核数随时间增长而减少
dN
dt
N
dN
dt
N
dN dt：单位时间内衰变掉的母核数
dN N ：衰变几率
N N0et 衰变定律
(3) 某一核素进行 n 种衰变:
N
每种衰变常数：
N0
λ1， λ2， …… λn，
总衰变常数： λ= λ1+λ2 ……+ λn
N0/2 N0/4
0
T 2T 3T 4T t
二.平均寿命
原子核的寿命：放射性核素衰变前存在的时间
第一个核的寿命t1
第二个核的寿命t2 :
第n个核的寿命tn
每个核的寿命不同
= 1
平均寿命：原子核数一定的放射源，寿命的平均值
3.09
贯穿本领强
13 C
6
激
发
3
态
2
1
基态
②内转换：将能量直接传给核外内层电子
Tcm
89%
内转换11%
基态
将内层电子打出 (自由电子)
二.α衰变
放射性核素
α衰变 42He
一个 42He ： α粒子 许多 42He ： α射线
A较小的核
天然放射性核素: α衰变,使A减少 同种核放出的α粒子速度相同 不同核放出的α粒子速度不相同
ZAX Z A1Y＋10 e＋~ Q
A不变，Z多1，周期表中后移 一位
1352P1362S＋10 e＋~ Q
特点：a. 能谱连续: 衰变能由β粒子与反中微子共有 能量分配不固定
b. 若子核处于激发态，伴有γ衰变 贯穿本领很强
2.β+衰变
质子数过多：一定条件下 : 11H01n10e Q
衰变 : ZAX Z A1Y＋10 e＋ Q
例：质量为一个原子质量单位：1u的能量：
1uc2 =1.66055×10-27×(2.99792×108)2
= 931.5 MeV
3.平均结合能
每一个核子在核中的平均结合能： E
A
ε大, 原子核分解为核子所需能量大 原子核稳定
轻核: A小，质子数与中子数相等 稳定 较重核: A较大，中子数/质子数≌3/2 稳定
三.半衰期
： 描述核衰变快慢的物理量 ：
半衰期：描述核衰变快慢更常用的物理量
定义：放射性核素的核数目减少一半所经历的时间
半衰期: T
N N0et
将：N N0 ，t T代入 2
T ln 2 0.693 0.693
总结：γα射线能谱不连续，β射线能谱连续 1933年泡利提出中微子假设
γ衰变: 子母核是同质异能素 β衰变：子母核是同量异位素 电子俘获：子母核是同量异位素
第三节 核衰变的规律
放射性核素 X 内转换 Y 规律 ~Q
一.衰变规律
大量核 t=0 时: 母核数 N0 t=t 时: 母核数 N dt: 衰变掉的母核数为 dN
b. 若子核处于激发态，伴有 衰变，内转换
贯穿本领小
三.β衰变
某些原子核不稳定：质子数过多或中子数过多
质子数转变中子数
核自发 β粒子 另一核
β粒子 正电子 质量相同，电荷量相同，符号相反 电子
1.β-衰变 中子数过多, 一定条件下 : 一个 10e：β粒子
01n11H 10e ~ Q
衰变 :
许多 10e：电子流，β射线
衰变 :
ZAX
Y＋ A4
4
Z 2
2
He＋Q
A少4，Z少2，周期表中前移两位
衰变位移法则
Q由 24He 携带， 粒子能量高百万eV
28286Ra 28262Rn＋24 He＋Q
天然：A 209的核素，少数能够放射 粒子
16427Sm
144 60
Nd
半衰期很长, 似稳
人工： 衰变的只是少数
特点： a. 射线能谱不连续
9 4
Be
:
1.007277 4 1.0086655 9.072433 u
m: 9.0724339.0121858 0.062472 u
原子核质量 < 中子数质量和＋质子数质量和
核子组成核：能量减少
质量亏损Δm = 核子质量和－核质量
2.结合能
核子结合为核，放出的能量 质能关系：ΔE=Δmc2
衰变时的能量(衰变能)
一.γ衰变和内转换 原子核（激发状态）
跃迁 稳定 内转换
①跃迁：核子在核内处于运动状态，不同运动状态 对应不同能量
核的能量状态分成一系列等级: 核能级
激发态 γ衰变 基态
7.67
6.87
波长λ < 0.01nm
3.86
特点：
3.68
γ射线谱不连续（能级不连续）
A，Z不变， 光子
稳定性核素 放射性核素
二.性质
1.体积: 2.密度:
半径： R
R0
A
1 3
R0 :1.21015m 非常小
V
4 R3
3
4 3
R03
A
m V
m
4 3
R03
A
31.661027 A
4 (1.21015)3 A
2.31017 kg / m3
三.稳定性
1.质量亏损
铍
9 4
Be
原子核质量：9.0121858 u 中子质量：1.008665 u 质子质量：1.007277 u
重核：A>209 不稳定
质子数 Z 偶 偶 奇 奇
中子数 A-Z 偶 奇 偶 奇
名称
稳定的核数目
偶偶核
156
偶奇核
48
奇偶核
50
奇奇核
5
第二节 核衰变的类型
核衰变：放射性核素自发地以各种形式转化为另一核
严格遵守: 质量守恒定律 能量守恒定律 动量守恒定律 电荷数守恒定律 核子数守恒定律
衰变前后的质量差
A不变，Z少1，周期表中前移一位
特点：
a. 能谱连续:同β-衰变 b. 若子核处于激发态，伴有γ衰变
四.电子俘获
质子数过多：自由质子并不能放出电子
11H 10e01n Q
过程 : ZAX 10eZ A1Y Q
A不变，Z少1，周期表中前移一位
特点： a. 电子被俘获，空出一个位置 产生标识X射线 b. 若子核处于激发态，伴有 射线
第一节 原子核的基本性质
一.组成
一个原子质量单位 u = 1.66055×10-27 Kg
1.原子核:
质子:带一个单位的正电荷 m=1.007277 原子质量单位
中子:中性粒子
m=1.008665 原子质量单位
核子在一定条件下可以相互转化
质量数 质子数
A Z
X
元素符号 中子数 = A - Z
2.以组成分类：
11H 12H 13H 氕氘氚
186O 187O 188O
b.同质异能素：质子数相同，中子数相同，能量不同
9493Tc 9493Tcm 鍀
113 49
In
m
113 49
In
铟
c.同量异位素：核子数相同，质子数不同
3 1
百度文库
H
23He
164C 174N 184O
3.以性质分类：
dN N, dt dN Ndt
(1) λ: 衰变常数，由核素性质决定 与核素化学性质无关，不随外界条件变化
(2) 负号表示母核数随时间增长而减少
dN
dt
N
dN
dt
N
dN dt：单位时间内衰变掉的母核数
dN N ：衰变几率
N N0et 衰变定律
(3) 某一核素进行 n 种衰变:
N
每种衰变常数：
N0
λ1， λ2， …… λn，
总衰变常数： λ= λ1+λ2 ……+ λn
N0/2 N0/4
0
T 2T 3T 4T t
二.平均寿命
原子核的寿命：放射性核素衰变前存在的时间
第一个核的寿命t1
第二个核的寿命t2 :
第n个核的寿命tn
每个核的寿命不同
= 1
平均寿命：原子核数一定的放射源，寿命的平均值
3.09
贯穿本领强
13 C
6
激
发
3
态
2
1
基态
②内转换：将能量直接传给核外内层电子
Tcm
89%
内转换11%
基态
将内层电子打出 (自由电子)
二.α衰变
放射性核素
α衰变 42He
一个 42He ： α粒子 许多 42He ： α射线
A较小的核
天然放射性核素: α衰变,使A减少 同种核放出的α粒子速度相同 不同核放出的α粒子速度不相同
ZAX Z A1Y＋10 e＋~ Q
A不变，Z多1，周期表中后移 一位
1352P1362S＋10 e＋~ Q
特点：a. 能谱连续: 衰变能由β粒子与反中微子共有 能量分配不固定
b. 若子核处于激发态，伴有γ衰变 贯穿本领很强
2.β+衰变
质子数过多：一定条件下 : 11H01n10e Q
衰变 : ZAX Z A1Y＋10 e＋ Q
例：质量为一个原子质量单位：1u的能量：
1uc2 =1.66055×10-27×(2.99792×108)2
= 931.5 MeV
3.平均结合能
每一个核子在核中的平均结合能： E
A
ε大, 原子核分解为核子所需能量大 原子核稳定
轻核: A小，质子数与中子数相等 稳定 较重核: A较大，中子数/质子数≌3/2 稳定
三.半衰期
： 描述核衰变快慢的物理量 ：
半衰期：描述核衰变快慢更常用的物理量
定义：放射性核素的核数目减少一半所经历的时间
半衰期: T
N N0et
将：N N0 ，t T代入 2
T ln 2 0.693 0.693
总结：γα射线能谱不连续，β射线能谱连续 1933年泡利提出中微子假设
γ衰变: 子母核是同质异能素 β衰变：子母核是同量异位素 电子俘获：子母核是同量异位素
第三节 核衰变的规律
放射性核素 X 内转换 Y 规律 ~Q
一.衰变规律
大量核 t=0 时: 母核数 N0 t=t 时: 母核数 N dt: 衰变掉的母核数为 dN
b. 若子核处于激发态，伴有 衰变，内转换
贯穿本领小
三.β衰变
某些原子核不稳定：质子数过多或中子数过多
质子数转变中子数
核自发 β粒子 另一核
β粒子 正电子 质量相同，电荷量相同，符号相反 电子
1.β-衰变 中子数过多, 一定条件下 : 一个 10e：β粒子
01n11H 10e ~ Q
衰变 :
许多 10e：电子流，β射线
衰变 :
ZAX
Y＋ A4
4
Z 2
2
He＋Q
A少4，Z少2，周期表中前移两位
衰变位移法则
Q由 24He 携带， 粒子能量高百万eV
28286Ra 28262Rn＋24 He＋Q
天然：A 209的核素，少数能够放射 粒子
16427Sm
144 60
Nd
半衰期很长, 似稳
人工： 衰变的只是少数
特点： a. 射线能谱不连续
9 4
Be
:
1.007277 4 1.0086655 9.072433 u
m: 9.0724339.0121858 0.062472 u
原子核质量 < 中子数质量和＋质子数质量和
核子组成核：能量减少
质量亏损Δm = 核子质量和－核质量
2.结合能
核子结合为核，放出的能量 质能关系：ΔE=Δmc2
衰变时的能量(衰变能)
一.γ衰变和内转换 原子核（激发状态）
跃迁 稳定 内转换
①跃迁：核子在核内处于运动状态，不同运动状态 对应不同能量
核的能量状态分成一系列等级: 核能级
激发态 γ衰变 基态
7.67
6.87
波长λ < 0.01nm
3.86
特点：
3.68
γ射线谱不连续（能级不连续）
A，Z不变， 光子
稳定性核素 放射性核素
二.性质
1.体积: 2.密度:
半径： R
R0
A
1 3
R0 :1.21015m 非常小
V
4 R3
3
4 3
R03
A
m V
m
4 3
R03
A
31.661027 A
4 (1.21015)3 A
2.31017 kg / m3
三.稳定性
1.质量亏损
铍
9 4
Be
原子核质量：9.0121858 u 中子质量：1.008665 u 质子质量：1.007277 u
重核：A>209 不稳定
质子数 Z 偶 偶 奇 奇
中子数 A-Z 偶 奇 偶 奇
名称
稳定的核数目
偶偶核
156
偶奇核
48
奇偶核
50
奇奇核
5
第二节 核衰变的类型
核衰变：放射性核素自发地以各种形式转化为另一核
严格遵守: 质量守恒定律 能量守恒定律 动量守恒定律 电荷数守恒定律 核子数守恒定律
衰变前后的质量差
A不变，Z少1，周期表中前移一位
特点：
a. 能谱连续:同β-衰变 b. 若子核处于激发态，伴有γ衰变
四.电子俘获
质子数过多：自由质子并不能放出电子
11H 10e01n Q
过程 : ZAX 10eZ A1Y Q
A不变，Z少1，周期表中前移一位
特点： a. 电子被俘获，空出一个位置 产生标识X射线 b. 若子核处于激发态，伴有 射线
第一节 原子核的基本性质
一.组成
一个原子质量单位 u = 1.66055×10-27 Kg
1.原子核:
质子:带一个单位的正电荷 m=1.007277 原子质量单位
中子:中性粒子
m=1.008665 原子质量单位
核子在一定条件下可以相互转化
质量数 质子数
A Z
X
元素符号 中子数 = A - Z
2.以组成分类：