1、第十九章 原 子 核 1 原子核的组成,【自主预习】 1.天然放射现象: (1)天然放射现象的发现:1896年,法国物理学家_ _发现,铀和含铀的矿物能发出看不见的射线,这 种射线可使被黑纸包裹的照相底版_。,贝可,勒尔,感光,(2)放射性和放射性元素。 放射性:物质_的性质。 放射性元素:具有_的元素。 原子序数大于或等于83的元素,都是_元素,原 子序数小于83的元素有的也具有放射性。 (3)天然放射性元素:能_发出射线的放射性元素。,发射射线,放射性,放射性,自发地,2.三种射线: (1)射线实际上就是_,速度可达光速的 , 其_能力强,_能力较差,在空气中只能前进几厘 米,用_就能把它
2、挡住。 (2)射线是高速_,它速度很大,可达光速的99%, 它的_能力较弱,穿透能力较强,很容易穿透黑纸,也 能穿透几毫米厚的_。,氦原子核,电离,穿透,一张纸,电子流,电离,铝板,(3)射线呈电中性,是能量很高的_,它的_ 作用更小,但穿透能力更强,甚至能穿透几厘米厚的_ _和几十厘米厚的混凝土。,电磁波,电离,铅,板,3.原子核的组成: (1)质子:质子是_用粒子轰击氮核时发现的一 种新的带正电的粒子。 (2)中子:原子核内存在着一种_与质子非常接近, 但是不带电的粒子,这种粒子叫做中子。中子是由_ _发现的。,卢瑟福,质量,查,德威克,(3)核子:质子和中子除了是否带电的差异以及质量上
3、的微小差别外,其余性质十分相似,而且都是_的 组成成分,统称为核子。 (4)原子核的符号:,原子核,质子数,质子数,4.同位素: (1)定义:具有相同_而_不同的原子,在元 素周期表中处于_位置,因而互称同位素。 例如,氢有三种同位素:_(通常所说的氢),氘(也叫重 氢),氚(也叫超重氢),符号分别是 。 碳有两种同位素,符号分别是 。,质子数,中子数,同一,氕,(2)性质:原子核的_数决定了核外_,也决定 了电子在核外的分布情况,从而决定了这种元素的化 学性质,因而同种元素的同位素具有相同的_性质。,质子,电子数,化学,【预习小测】 1.人类认识原子核的复杂结构并进行研究是从 ( ) A.发
4、现电子开始的 B.发现质子开始的 C.进行粒子散射实验开始的 D.发现天然放射现象开始的,【解析】选D。自从贝可勒尔发现天然放射现象后,科学家对放射性元素、射线的组成、产生的原因进行了大量研究,逐步认识到原子核的复杂结构,故D正确。,2.(多选)下列说法正确的是 ( ) A.射线粒子和电子是两种不同的粒子 B.红外线的波长比X射线的波长长 C.粒子不同于氦原子核 D.射线的贯穿本领比粒子强,【解析】选B、D。射线粒子是氦原子核,射线粒子是电子,射线是电磁波,因此A、C都不对。在这三种射线中,射线贯穿本领最强,其次是射线,射线最弱,因此D正确。在电磁波谱中,按波长由长到短的顺序依次是:无线电波、
5、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线,因此B正确。,3.氢有三种同位素分别为 下列说法正确的是 ( ) A.它们的质子数相同 B.它们的质量数相同 C.它们的核子数相同 D.它们的中子数相同,【解析】选A。同位素的质子数相同,核电荷数相同,中子数不同、质量数不同、核子数不同,选项A正确。,主题一 射线的本质和特性的确定 【互动探究】 1.天然放射现象使人们认识到原子核是有结构的,为什么说射线来自原子核的内部?为什么说原子核是可分的,是有结构的?,提示:因为实验发现,任何一种具有放射性的元素,无论它是以单质形式存在还是以化合物形式存在,都具有放射性,而且放射性的强度也不受温度、外界压强的影响。由
6、于元素的化学性质取决于原子的核外电子,这说明射线与核外电子无关,也就是说射线来自原子核的内部,从而说明原子核是可分的,是有结构的。,2.每一种放射性元素一定是同时放出三种射线吗? 提示:一般情况下放射性元素同时放出两种射线,即射线和射线或射线和射线。,3.射线的电性是如何确定的? 提示:根据电场或磁场对射线的作用,即根据射线在电磁场中的偏转情况来确定它们的电性。,4.怎样用磁场和电场对电荷作用力的方向来确定射线的电性? 提示:把放射源放入由铅做成的容器中,射线只能从容器的小孔射出,成为细细的一束。在射线经过的空间施加磁场,发现射线如图甲所示:,射线分成三束,射线在磁场中发生偏转,受到力的作用,
7、这个力是洛伦兹力,说明其中的两束射线是带电粒子。 根据感光的位置和左手定则可以知道,带正电的射线向左偏转,这种射线叫射线;带负电的射线向右偏转,这种射线是射线;不偏转的是射线。,带电粒子在电场中要受电场力的作用,可以加一偏转电场来判断三种射线的带电性质,如图乙所示。,5.结合下表探究三种射线的组成和特性。,氦,原子核,薄纸,很强,电子流,铝板,较弱,电磁波,铅板,很小,【探究总结】 1.射线来自原子核内部,证明原子核是有结构的。 2.三种射线在电场或磁场中的运动特点: (1)射线不偏转:射线不论在电场还是磁场中,总是做匀速直线运动,不发生偏转。,(2)射线和射线在磁场中的偏转特点:在匀强磁场中
8、,和粒子沿相反方向做匀速圆周运动,且同样条件下,粒子的轨道半径小,偏转大。 (3)射线和射线在电场中的偏转特点: 在匀强电场中,和粒子沿相反方向做类平抛运动,且在同样的条件下,粒子的偏移量大。 如果电场和磁场方向未知,也可以由偏转的大小情况区分射线的种类。,3.射线的本质和特性: (1)种类:、三种射线。 (2)组成:分别由氦核、电子和高能量的光子组成。 (3)特性:分别表现在速度、贯穿能力和电离作用三个方面的不同。,【典例示范】 如图甲、乙所示,放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线,分别进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是( ),A.表示射线,表示射线 B.表示射线,表示射线 C.表
9、示射线,表示射线 D.表示射线,表示射线,【解题指南】明确射线、射线及射线的本质特征,并能准确判断它们在电场和磁场中的受力情况,这是解决这类题目的关键。,【解析】选C。由放射现象中射线带正电,射线带负电,射线不带电,结合在电场与磁场中的偏转可知是射线,是射线,故选C。,【探究训练】 1.(多选)下列说法中符合物理学史的是 ( ) A.汤姆孙发现了天然放射现象 B.卢瑟福发现了质子并预言了中子的存在 C.贝可勒尔发现了中子 D.居里夫妇发现了钋元素,【解析】选B、D。汤姆孙研究阴极射线发现了电子,贝可勒尔1896年发现铀矿能发出射线,A错;卢瑟福用粒子轰击氮核发现了质子,并预言了中子的存在,他的
10、学生查德威克在实验中证实了他的猜想发现了中子,B对,C错;居里夫妇研究含铀物质发现了新元素钋和镭,D对。,2. (2018湛江高二检测)从铅罐的放射源放出的射线 通过磁场区域被分成三束,如图所示,由此可判定 ( ) A.射线由三部分组成,带电情况不同 B.射线由三部分组成,它们的质量不同 C.射线由三部分组成,它们的速度不同 D.射线由三部分组成,它们的能量不同,【解析】选A。由于射线进入磁场分成三束,说明磁场对它们的作用力不同,而磁场对带电的运动粒子才可能产生作用,由此可知它们的带电情况不同,故A正确;磁场的作用力与它们的质量、速度、能量没有直接关系,B、C、D错误。,【补偿训练】 如图所示
11、,R为放射源,虚线范围内有垂直于纸面的磁场B,LL为厚纸板,MN为荧光屏,今在屏上P点处发现亮斑,则到达P点处的放射性物质微粒和虚线范围内B的方向分别为( ),A.粒子,B垂直于纸面向外 B.粒子,B垂直于纸面向内 C.粒子,B垂直于纸面向外 D.粒子,B垂直于纸面向内,【解析】选D。由于粒子贯穿本领很弱,只能穿透几厘米的空气,因此穿透厚纸板到达屏上P点处的不可能是粒子;由于粒子不带电,穿过磁场区域不会发生偏转,因此到达P点处的也不可能是粒子;由此可知,到达P点处的必然是粒子。又由于粒子带的是负电,因此用左手定则便可判断B的方向应该是垂直于纸面向内。所以D选项正确。,主题二 原子核的组成 【互
12、动探究】 1.质子是怎么发现的?它有什么特点? 提示:(1)1919年,卢瑟福用粒子轰击氮原子核,从中打出了质子;以后人们用同样的方法从氟、钠、铝等原子核中打出了质子。所以质子是原子核的组成部分。,(2)质子带正电荷,电荷量与一个电子所带的电荷量相等,质量mp=1.672623110-27kg。,2.中子是怎么发现的?它有什么特点? 提示:(1)1932年,查德威克通过实验证实了中子的存在。 (2)中子不带电,质量mn=1.674928610-27kg。,3.人们通过实验得到了质子和中子,它们都是来源于原子核,所以原子核的组成和人们假设的相同,那么原子核的组成是怎样的?组成原子核的粒子之间有什
13、么联系?,提示:(1)原子核是由质子和中子构成的,质子带正电,中子不带电。质子和中子统称为核子,质子数和中子数之和叫核子数。 (2)原子核中的两个等式 原子核的电荷数=质子数=核外电子数=原子序数 原子核的质量数=核子数=质子数+中子数,4.互称同位素的原子核的组成有什么关系?其化学性质相同吗?为什么? 提示:(1)互称同位素的原子核具有相同的质子数而中子数不同,在元素周期表中处于同一位置。 (2)同种元素的原子,质子数相同,核外电子数也相同,因此它们的化学性质相同。,【探究总结】 1.原子核(符号 ):,2.原子核中两个等式: (1)电荷数=质子数=核外电子数=原子序数。 (2)质量数=核子
14、数=质子数+中子数。,【典例示范】 据报道,俄科学家成功合成了具有极强放射性的117号新元素,该元素目前尚未被命名,是在实验室人工创造的最新的超重元素。新元素有两种同位素,其中一种有176个中子,而另一种有177个中子,则:,(1)该元素两种同位素的原子核的核电荷数各为多少?原子的核外电子数各为多少? (2)该元素两种同位素的原子核的质量数各为多少? (3)若用X表示117号元素的元素符号,该元素的两种同位素用原子核符号如何表示?,【解题指南】解答本题应注意以下三点: (1)原子核的质子数与原子序数相等。 (2)原子呈中性,核外电子数等于核内质子数。 (3)原子核的质量数等于质子数与中子数之和
15、。,【解析】(1)元素的原子序数等于该元素原子核的核电荷数,等于核内质子数。故117号元素的核电荷数和核内质子数均为117,原子呈中性,故核外电子数等于核内质子数,也为117。,(2)原子核的质量数等于质子数与中子数之和,故该元 素中子数为176的原子核的质量数为117+176=293,中子 数为177的原子核的质量数为117+177=294。 (3)元素符号一般用 表示,其中A表示质量数,Z表示 核电荷数,由前两问可得该元素的两种同位素的原子核 符号,中子数为176的原子核的符号为 ,中子数为 177的原子核的符号为 。,答案:(1)均为117 均为117 (2)293 294 (3),【探
16、究训练】 1.(2018临汾高二检测)若用x代表一个中性原子中 核外的电子数,y代表此原子的原子核内的质子数,z代 表此原子的原子核内的中子数,则对 的原子来说( ) A.x=90,y=90,z=234 B.x=90,y=90,z=144 C.x=144,y=144,z=90 D.x=234,y=234,z=324,【解析】选B。在 中,左下标为质子数,左上标为 质量数,则y=90;中性原子的核外电子数等于质子数,所 以x=90;中子数等于质量数减去质子数,z=234-90=144, 所以B选项对。,2.在粒子散射实验中,粒子可以表示为 则 中的4和2分别表示 ( ) A.4为核子数,2为中子数 B.4为质子数和中子数之和,2为质子数 C.4为核外电子数,2为中子数 D.4为中子数,2为质子数,【解析】选B。原子核的符号常用 来表示,其中X为 元素符号,上角标A表示核的质量数,下角标Z表示核的 电荷数。,【补偿训练】 关于同位素的以下说法,正确的是 ( ) A.原子核内的核子数相同而中子数不同的原子互为同位素 B.原子核内的核子数相同而质子数不同的原子互为同位素,C.原子核内的质子数相同而中子数不同的原子互为同位素 D.原子核内的中子数相同而质子数不同的原子互为同位素 【解析】选C。同位素属于同一种元素,它们的质子数相同,中子数不同,C正确。,【课堂小结】,
