《高二物理同步课堂帮帮帮（新教材人教版选择性必修第三册）》5.2放射性元素的衰变

3.0 envi 2025-02-17 40 4 322.1KB 9 页 3知币

侵权投诉

第五章原子核

第2节放射性元素的衰变

一、原子核的衰变

1．定义：原子核放出 α

粒子或β

粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种

原子核．

2．衰变的类型

α衰变 U→Th＋He γ 射线是伴随 α

衰变

和β

衰变产生的

β衰变 Th→Pa＋e

3.衰变规律：电荷数守恒、质量数守恒．

1．衰变方程的书写方法

(1)α 衰变：X→Y＋He.

(2)β 衰变：X→Y＋e.

2．α衰变和 β衰变的实质

α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个 α粒子 2n＋2H→He

β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子 n→H＋e

4．衰变方程的书写

(1)核反应过程一般是不可逆的，所以核反应只能用箭头，不能用等号．

(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空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)核反应中遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量

亏损)而释放出核能．

(4)当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生 α衰变，有的发生 β衰变，同时伴随着 γ辐射．

5．衰变规律

(1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．

(2)任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有 α放射性又有 β放射性，而 γ射线伴随 α衰变

或β衰变产生．

6．衰变次数的计算方法

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＋nHe＋me.

根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程

A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m，

以上两式联立解得 n＝，m＝＋Z′－Z.

[特别提醒]

(1)为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定 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；

(2)再根据衰变规律确定 β衰变的次数.

二、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．决定因素：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．

① 对于同一种元素，其半衰期是一定的，无论是加温、加压，或是处于单质、化合物状态均不影响元素的

半衰期，但不同元素的半衰期不同，有的差别很大．

② 半衰期是一种统计规律．对于大量的原子核发生衰变才具有实际意义，而对于少量的原子核发生衰变，

该统计规律不再适用．

N余＝N原() ，m余＝m原() ，其中 τ为半衰期．

3．应用：利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度，推断时间．

三、核反应和人工放射性同位素

1、核反应的实质：以基本粒子(α 粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核 X)，从而促使原子

核发生变化，生成新原子核(Y)，并放出某一粒子．

2、原子核人工转变的三大发现

a．1919 年卢瑟福发现质子的核反应方程：

N＋He→O＋H

b．1932 年查德威克发现中子的核反应方程：

Be＋He→C＋n

c．1934 年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程：

Al＋He→P＋n；P→Si＋e.

3．放射性同位素优点

(1)资源丰富，应用广泛．

(2)放射强度容易控制，可以制成各种所需的形状，废料容易处理．

(3)现在凡是用到射线时，用的都是人工放射性同位素，而不用天然放射性物质．

四、放射性同位素的应用与防护

1．应用射线：利用 γ射线的穿透本领可以测厚度等，还可以用于放射治疗、照射种子培育优良品种等．

2．示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同化学性质，用放射性同位素替换非放射性的同位素后

可以探测出原子到达的位置．

3．辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用．要防止放射

性物质对水源、空气、用具等的污染．

【例题 1】、U核经一系列的衰变后变为 Pb 核，问：

(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？

(2)Pb 与U相比，质子数和中子数各少了多少？

(3)综合写出这一衰变过程的方程．

【答案】　(1)8　6　(2)10 个　22 个

(3)U→Pb＋8He＋6e

【解析】　(1)设U衰变为 Pb 经过 x次α衰变和 y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得

238＝206＋4x①

92＝82＋2x－y②

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．

(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衰变中子数少 1，而质子数增加 1，故 Pb

较U质子数少 10，中子数少 22.

(3)衰变方程为 U→Pb＋8He＋6e.

【例题 2】(多选)地球的年龄到底有多大，科学家利用天然放射性元素的衰变规律，通过对目前发现最

古老的岩石中铀和铅的含量来推算．测得该岩石中现含有的铀是岩石形成初期时(岩石形成初期时不含铅)

的一半，铀238 衰变后形成铅206，铀238 的相对含量随时间变化规律如图所示，图中N为铀238 的原子

数，N0为铀和铅的总原子数．由此可以判断出(　　)

A．铀238 的半衰期为 90 亿年

B．地球的年龄大致为45 亿年

C．被测定的岩石样品在90 亿年时铀、铅原子数之比约为 1∶4

D．被测定的岩石样品在90 亿年时铀、铅原子数之比约为 1∶3

【答案】　BD

【解析】　半衰期是有半数原子核发生衰变所需要的时间，根据图象可知半数衰变的时间是 45 亿年，

A错，B对；90 亿年是铀核的两个半衰期，有的铀原子核发生衰变，还有的铀原子核没有发生衰变，根据

衰变方程可知一个铀核衰变时产生一个铅核，故衰变后的铀、铅原子数之比约为 1∶3，C错，D对．

【例题 3】完成下列核反应方程，并指出其中________是发现质子的核反应方程，________是发现中子的

核反应方程．

(1)N＋n→C＋________

(2)N＋He→O＋________

(3)B＋n→________＋He

(4)Be＋He→________＋n

(5)Fe＋H→Co＋________

【解析】　(1)N＋n→C＋H

(2)N＋He→O＋H

(3)B＋n→Li＋He

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

3 知币 4人已下载

立即下载

《高二物理同步课堂帮帮帮（新教材人教版选择性必修第三册）》5.2放射性元素的衰变.doc

共9页,预览3页

还剩页未读，继续阅读

《高二物理同步课堂帮帮帮（新教材人教版选择性必修第三册）》5.2放射性元素的衰变

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择: