1、2 放射性元素的衰变,一、原子核的衰变 1.定义 原子核放出粒子或粒子,则核电荷数变了,变成另一种原子核,这种变化称为原子核的衰变。 2.衰变分类 (1)衰变:放出粒子的衰变。 (2)衰变:放出粒子的衰变。 3.衰变方程,4.衰变规律 (1)原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。 (2)当放射性物质连续衰变时,原子核中有的发生衰变,有的发生衰变,同时伴随着辐射。这时,放射性物质发出的射线中就会同时具有、和三种射线。,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。不同的放射性元
2、素,半衰期不同。 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。,自我检测 1.思考辨析。 (1)由原子核发生衰变时放出的粒子是电子,可知原子核内一定存在着电子。 ( ) 解析:原子核内并不含电子,但在一定条件下,一个中子可以转化成一个质子和一个电子,粒子(电子)是由原子核内的中子转化而来。 答案: (2)射线是由原子核外的内层电子跃迁产生。 ( ) 解析:射线是原子核衰变过程中,产生的新核具有过多的能量,这些能量以光子的形式释放出来。 答案:,(3)对于不同的放射性元素,尽管其半衰期不同,但对于同一种元素的每一个原子来说其半衰期是固定的,非常稳定。( ) 解析:半衰期是
3、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,半衰期只适用于大量的原子核。 答案: (4)原子核发生衰变时,核的质子数减少2,而质量数减少4。 ( ) 解析:原子核发生衰变放出He原子核。 答案: (5)原子核发生衰变时,原子核的质量不变。 ( ) 解析:原子核发生衰变时,原子核内部的中子放出一个电子变成质子,原子核的质量数不变,质量减小。 答案:,2.探究讨论。 (1)元素的半衰期有哪些方面的应用? 答案: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。 (2)如何确定元素的衰变次数?,探究一,探究二,原子核的衰变 问题探究 1.元
4、素自发地放出射线后,原子核发生了变化,成为原子核的衰变。放出粒子成为衰变,放出粒子成为衰变,研究表明,碳14只放出射线,钴60只放出、射线,镭226只放出、射线。不同元素放出的射线相同吗?元素放出射线后,原子核发生了什么变化? 要点提示:不同的放射性元素放出的射线是不同的。,探究一,探究二,2.下图为衰变、衰变示意图。(1)当原子核发生衰变时,原子核的质子数和中子数如何变化?为什么? (2)当发生衰变时,新核的核电荷数相对原来的原子核变化了多少?新核在元素周期表中的位置怎样变化?,探究一,探究二,要点提示:(1)当原子核发生衰变时,原子核的质子数和中子数各减少2个。因为粒子是原子核内2个质子和
5、2个中子结合在一起发射出来的。 (2)当原子核发生衰变时,新核的核电荷数相对于原来增加了1个。新核在元素周期表中的位置向后移动了1个位次。,探究一,探究二,知识归纳 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,探究一,探究二,(3)辐射: 衰变或衰变后产生的新核往往处于高能级,不稳定,要向低能级跃迁,放出光子。 射线是伴随着射线和射线产生的,辐射并不能独立发生,所以,只要有射线必有衰变或衰变发生。 粒子不是带电粒子,因此射线并不影响原子核的核电荷数,故射线不会改变元素在周期表中的位置。 特别提醒(1)衰变方程的书写:衰变方程用“”表示,而不用“=”表示。 (2)衰变方程表
6、示的变化:衰变方程表示的是原子核的变化,而不是原子的变化。 (3)衰变过程遵循动量守恒和能量守恒。原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。,探究一,探究二,【思考问题】 原子核衰变时遵循什么规律? 提示:原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。,探究一,探究二,探究一,探究二,规律总结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)每发生一次衰变质子数、中子数均减少2。 (3)每发生一次衰变中子数减少1,质子数增加1。,探究一,探究二,变式训练1原子序数大于83的所有元素,都能自发地放出射线,这些射线共有三种:射线、射线和射线。下列说法正确的是( ) A.原子核每放出一个粒子,原子序
7、数减少4 B.原子核每放出一个粒子,原子序数增加4 C.原子核每放出一个粒子,原子序数减少1 D.原子核每放出一个粒子,原子序数增加1 解析:发生一次衰变,核电荷数减少2,质量数减少4,原子序数减少2;发生一次衰变,核电荷数增加1,原子序数增加1。 答案:D,探究一,探究二,半衰期 问题探究 1.放射性元素衰变有一定的速率,镭226变为氧222的半衰期为1 620年。有人说:10克经过1 620年有一半镭226发生衰变,镭226还有5克,在经过1 620年另一半镭也发生了衰变,镭226就没有了,对吗?为什么? 要点提示:不对,放射性元素的原子核有半数发生衰变所需时间叫做这种元素的半衰期,经过第
8、二个1 620年镭226还有2.5克。,探究一,探究二,2.右图为氡衰变剩余质量与原有质量比值示意图。纵坐标表示的是任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值。 (1)每经过一个半衰期,氡原子核的质量变为原来的多少倍? (2)从图中可以看出,经过两个半衰期未衰变的原子核还有多少?,探究一,探究二,探究一,探究二,知识归纳 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。不同的放射性元素,半衰期不同。 2.注意以下两点: (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
9、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。 3.半衰期公式,探究一,探究二,放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的。,探究一,探究二,探究一,探究二,解析:元素半衰期的长短由原子核自身因素决定,与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关,C、D错;即使元素氡的含量足够高,经过漫长的地质年代,地壳中也几乎没有氡了,一定是来自于其他放射性元素的衰变,故A对,B错。 答案:A 规律总结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。,探究一,探究二,1,2,3,1.(多选)关于天然放射性,下列说法正确的是( ) A.所有元素都可能发生衰变 B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D.、和三种射线中,射线的穿透能力最强 解析:只有放射性元素才能发生衰变,A项错误;半衰期由原子核的内部自身的因素决定,与原子核所处的化学状态和外部条件无关,B、C两项正确;射线的穿透力最强,D项正确。 答案:BCD,1,2,3,1,2,3,
