1、2 放射性元素的衰变,【自主预习】 1.原子核的衰变: (1)定义:原子核放出_粒子,由于_变了, 它在元素周期表中的位置就变了,变成另一种_。 我们把这种变化称为_。,或,核电荷数,原子核,原子核的衰变,(2)种类: 衰变:放出_的衰变叫作衰变。 铀238核放出一个粒子后,核的质量数_,核电荷 数_,变成新核钍234核。 衰变方程式:,粒子,减少4,减少2,衰变:放出_的衰变叫作衰变。钍234核也 具有放射性,它能放出一个粒子而变成 衰变方程式: (3)规律:原子核衰变时_和_都守恒。,粒子,电荷数,质量数,2.半衰期: (1)定义:放射性元素的原子核有_发生衰变所需的 时间。 (2)决定因
2、素:放射性元素衰变的快慢是由_ 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。不同的放射性元素,半衰期_。,半数,核内部自身,不同,(3)应用:利用半衰期非常_这一特点,可以测量其衰 变程度,推断时间。,稳定,【预习小测】 1.下列核反应方程中,属于衰变的是 ( ),【解析】选B。选项A是人工核反应,选项B是衰变,选项C是核聚变,选项D是衰变,选项B正确。,2.14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间,纵坐标m表示任意时刻14C的质量,m0为t=0时14C的质量。下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是 ( ),【解析】选C。由半衰期公式m=
3、并结合数学知识 可知C正确。,3.(多选)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是 ( ),A.该古木的年代距今约5700年 B.12C、13C、14C具有相同的中子数 C.14C衰变为14N的过程中放出射线 D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变,【解析】选A、C。剩余的碳14占 ,表明经过了一个半衰期,A正确;碳14、13、12的质子数相同,质量数不同,中子数不同,B错误;碳14变为氮14,质量数
4、未变,放出的是电子流,即射线,C正确;半衰期不受外界环境影响,D错误。,主题一 原子核的衰变 【互动探究】 1.原子核辐射射线会发生什么变化? 提示:天然放射性元素的原子核辐射或射线,原子核的核电荷数就发生了变化,变成了另一种原子核,也就是原子核发生了衰变。,2.原子核衰变过程中符合哪些规律?发生衰变时,原 子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化? 提示:原子核的衰变符合质量数守恒和电荷数守恒。 粒子的质量数是4,电荷数是2,所以发生衰变的原 子核的质量数减少4,电荷数减少2,新核在元素周期表 中的位置向前提了两位,核反应方程为,3.发生衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化?衰变时的核电
5、荷数为什么会增加?释放的电子从哪里来的?,提示:粒子的质量数是0,电荷数是-1,所以发生衰 变的原子核质量数不变,电荷数增加1,新核在元素周期 表中的位置向前进一位,核反应方程为 原子核内虽然没有电子,但核内的质子和中子是可以相 互转化的,当核内的中子转化为质子时,同时要产生一 个电子并从核内释放出来,就形成了衰变,从而新核 少了一个中子,但增加了一个质子,核电荷数增加,并 辐射出来一个电子。,4.原子核发生衰变的实质是什么? 提示:衰变的实质是原子核内的2个质子和2个中子结合成一个粒子放射出来,衰变的实质是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子放射出来。可见,放射出的粒子和粒子是原子核内的质
6、子或中子转化而成的。,【探究总结】 1.衰变的实质:在放射性元素的原子核中,2个质子和2个中子结合得比较紧密,有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来,这就是放射性元素发生的衰变,其反应式为,2.衰变的实质:原子核里虽然没有电子,但是核内的中子可以转化成质子和电子,产生的电子从核内发射出来,这就是衰变,其反应式为,3.衰变次数的分析思路与计算方法: (1)分析思路:在分析或计算衰变次数的问题时,首先要写出衰变方程的通式,然后根据电荷数和质量数守恒列式计算。 (2)计算方法:如放射性元素 经过n次衰变和m次衰变后,变成稳定的新元素 则表示该核反应的方程为,根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程 A
7、=A+4n,Z=Z+2n-m 由以下两式解得 由此可见,确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。,【典例示范】核经一系列的衰变后变为 核,问: (1)一共经过几次衰变和几次衰变? (2) 与 相比,质子数和中子数各少多少? (3)综合写出这一衰变过程的方程。,【解题指南】(1)衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒。 (2)根据每发生一次衰变原子核的质子数和中子数均减少2,每发生一次衰变原子核的中子数减少1,质子数增加1。,【解析】(1)设 衰变为 经过x次衰变和y次衰变。由质量数守恒和电荷数守恒可得 238=206+4x 92=82+2x-y 联立解得x=8,y=6,即一共经过8次衰变和6次衰变
8、。,(2)由于每发生一次衰变质子数和中子数均减少2,每发生一次衰变中子数减少1,而质子数增加1,故 较 质子数少10,中子数少22。答案:(1)8次 6次 (2)10 22 (3)见解析,【探究训练】 1.表示放射性元素碘131 衰变的方程是 ( ),【解题指南】解答本题时应注意以下两点: (1)在原子核衰变过程中,质量数守恒,电荷数守恒。 (2)衰变是原子核放出高速电子流。,【解析】选B。碘 的原子核内一个中子放出一个电 子,变成一个质子,质量数没有发生变化,核电荷数增加 1,所以生成54号元素 ,放出一个电子。B选项正确。,2.(多选)原子核A发生一次衰变后变为原子核 ,原 子核B发生一次
9、衰变后变为原子核 ,已知原子核A 和原子核B的中子数相同,则两个生成核X和Y的中子数以 及a、b、c、d的关系可能是 ( ) A.X的中子数比Y少1 B.X的中子数比Y少3 C.如果a-d=2,则b-c=3 D.如果a-d=2,则b-c=1,【解析】选A、C。原子核发生一次衰变,其质子数和中子数都减少2,发生一次衰变,其质子数增加1,而中子数减少1,由A、B中子数相同可得a+4-(b+2)=d-(c-1),即a-b+2=d-c+1,故A、C对,B、D错。,【补偿训练】 (多选)元素X是放射性元素Y的同位素,X与Y分别进行了 这样的衰变过程: 则下列 叙述中,正确的是 ( ) A.Q和S是同位素
10、 B.X和R的原子序数相同 C.X和R的质量数相同 D.R的质子数多于上述任一元素的质子数,【解析】选A、D。X和Y是同位素,Q和S是它们发生了一次衰变和一次衰变的产物,质子数相同,故为同位素,A项正确;R是Y发生一次衰变的产物,它的原子序数比Y多1,质量数与Y相同,D正确;X与Y的原子序数相同,质量数不同,故X与R原子序数不同,质量数也不同,B、C错误。,主题二 半衰期 【互动探究】 1.半衰期的含义是什么?它是怎么得到的?对于某个或选定的几个原子核什么时候发生衰变能否根据半衰期算出?,提示:半衰期是一个时间,是某种放射性元素的大量的原子核有半数发生衰变所需要时间的统计规律。对于某个或几个特
11、定的原子核的衰变时间是不能预测的。,2.半衰期的应用:半衰期的公式及意义是什么?如何根 据半衰期推算放射性元素的剩余质量或根据剩余质量 推算衰变的时间? 提示:半衰期的公式为:N= N表示核的个数,此式 也可以演变成m= ,式中m表示放射性物质的质量。,3.什么因素能影响放射性元素的半衰期?能否通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素衰变的速度? 提示:放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定,跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关。不能通过增大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度,也不能通过物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度。,【探究总结
12、】 1.半衰期: (1)表示放射性元素衰变快慢的物理量。 (2)是一个统计规律,某几个特定的原子核不符合此规律。 (3)它是由元素的原子核内部结构决定的,不受外部物理和化学环境的影响。,2.半衰期的计算公式:,【典例示范】 (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
13、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14 D.被测定的岩石样品在90亿年时铀、铅原子数之比约为13,【解题指南】解答本题时应注意以下三点: (1)根据图象和半衰期的定义确定半衰期。 (2)根据半衰期确定90亿年衰变的铀核。 (3)根据衰变规律确定铀核和铅核的个数比。,【解析】选B、D。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13,C错,D对。,【探究训
14、练】 1.下列有关半衰期的说法正确的是 ( ) A.放射性元素的半衰期越短,表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短,衰变速度越快 B.放射性元素的样品不断衰变,随着剩下未衰变的原子核的减少,元素半衰期也变长,C.把放射性元素放在密封的容器中,可以减慢放射性元素的衰变速度 D.降低温度或增大压强,让该元素与其他物质形成化合物,均可减小衰变速度,【解析】选A。放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间,它反映了放射性元素衰变速度的快慢,半衰期越短,则衰变越快,故A正确;某种元素的半衰期长短由其本身因素决定,与它所处的物理、化学状态无关,B、C、D错误。,2.碘131的半衰期约为8天,若某药物含有质量为m的碘131,经过32天后,该药物中碘131的含量大约还有 ( ),【解析】选C。由原子核的衰变公式m余=m( )n,其中为衰变的次数,解得m余= ,故选C。,【课堂小结】,
