資源簡介

(共38張PPT)
5.2 放射性元素的衰變
CONTENTS
01
原子核的衰變
02
半衰期
03
核反應
04
目錄
典型例題
放射性同位素及其應用
在古代，不論是東方還是西方，都有一批人追求“點石成金”之術，他們試圖利用化學方法將一些普通的礦石變成黃金。當然，這些煉金術士的希望都破滅了。那么，真的存在能讓一種元素變成另一種元素的過程嗎？
類似于“點石成金”的事一直就在自然界中進行著，這就是伴隨著天然放射現象發生的原子核“衰變”過程。
新課導入
01
原子核的衰變
原子核
（電子 ）
（氦核 ）
原子核自發地放出 α粒子或 β粒子而轉變為新核的現象。
1、衰變：
放射性衰變后的原子核
ɑ粒子
β粒子
放射性衰變后的原子核
⑴α衰變
2、衰變的種類
原子核自發放出α粒子而轉變為新核的過程叫α衰變。
原子核放出一個α 粒子（ ），質量數減少4，電荷數減少2，就成了一個新原子核的過程 。
原子核衰變時電荷數和質量數都守恒。
衰變方程：
ɑ粒子
核
核
⑵β衰變
原子核自發放出β粒子而轉變為新核的過程叫β衰變。
原子核放出一個β 粒子（ ），質量數不變，電荷數增加1，就成了一個新原子核的過程 。
發生β衰變時，除了產生電子 外，還產生反電子中微子 。由于 的質量數和電荷數都是0，所以在中學教科書中一般都不寫出。
核
β 粒子
核
“電荷數之和”指代數和，因為發生β衰變時，電子的電荷數是－1。
在β衰變中，質量數、核電荷數有什么變化規律？原子核里沒有電子，β衰變中的電子來自哪里？
β衰變過程中質量數守恒，核電荷數守恒。
β衰變實質：中子轉化成了一個質子和一個電子。
β衰變的本質
思考與討論
放射性的原子核在發生α衰變、β衰變時產生的新核處于高能級，這時它要向低能級躍遷，并放出γ光子。γ射線經常是伴隨α射線和β射線產生的。
α衰變： 兩個中子和兩個質子能十分緊密地結合在一起，在一定條件下它們會作為一個整體從較大的原子核中被拋射出來
原子核的能量也跟原子的能量一樣，其變化是不連續的，也只能取一系列不連續的數值，因此，也存在著能級，同樣是能級越低越穩定。
當放射性物質連續衰變時，原子核中有的發生α衰變，有的發生β衰變，同時伴隨著γ射線輻射。這時，放射性物質發出的射線中就會同時具有α、β、γ三種射線。
α衰變的本質
γ射線的產生
α、β、γ三種射線同時出現
化學方程式 核反應方程式
聯系
區別
電荷、質量守恒
電荷數、質量數守恒
用符號
用箭頭
放出粒子的不同
放出ɑ粒子和γ射線：ɑ衰變
放出β粒子和γ射線：β衰變
（氦核 ）
（電子 ）
3、衰變的區別
說明：
1.中間用單箭頭，不用等號；
2.是質量數守恒，不是質量守恒;
3.方程及生成物要以實驗為基礎,不能杜撰。
注意：質量數守恒指衰變前后核子的總數不變，并不是質量不變！
放射性元素 經過n 次α衰變和 m 次β衰變后，變成穩定的新元素 ，試分析：
（1）衰變方程
（2）衰變次數n 和 m
電荷數守恒：
質量數守恒：
解得：
5、衰變次數的計算
對點訓練
BD　
解析：α衰變時核電荷數減2，質量數減4，β衰變時核電荷數加1，質量數不變；設發生了x次α衰變和y次β衰變，則根據質量數和電荷數守恒有：2x－y＋86＝88,4x＋222＝226，解得x＝1，y＝0，A錯誤；同理可判斷選項C錯誤；BD正確。
02
半衰期
原子核
11.4
7.6
3.8
1/2
1/4
1/8
m/m0
t /天
0
1、半衰期：
放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間。
氡的衰變
m/m0
t /天
3.8
1/2
2×3.8
1/4
3×3.8
1/8
1/16
4×3.8
…
…
⑴元素的半衰期由原子核內部的因素決定，只與元素的種類有關，跟元素所處的物理或化學狀態無關。不同元素半衰期不同。
⑵半衰期是一個統計規律，只對大量的原子核才適用，對少數原子核是不適用的。
氡222衰變為釙218的半衰期為3.8天
鐳226衰變為氡222的半衰期為1620年
鈾238衰變為釷234的半衰期長達4.5×109年
半衰期是表示放射性元素本身衰變快慢的物理量。不同元素的半衰期不同，有的差別很大。例如：
放射性元素衰變的快慢是由核內部自身的因素決定的，跟原子所處的化學狀念和外部條件沒有關系。
03
核反應
原子核
1、定義：原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核的過程。
3、規律：質量數和電荷數都守恒
（人類第一次實現原子核的人工轉變。 ）
2、條件：用α粒子、質子、中子，甚至用γ光子轟擊原子核使原子核發生轉變。
⑴1919 年，盧瑟福發現質子的核反應。
⑵1932 年查德威克發現中子的核反應。
⑶1934 年約里奧·居里夫婦發現放射性同位素和正電子的核反應。
4、原子核人工轉變的三大發現
I·約里奧·居里，1900～1958
F·約里奧·居里，1897～1956
法國科學家。是P·居里和M·居里的女兒和女婿.由于發現人工放射性而獲得1935年諾貝爾化學獎.
指出下列核反應中的錯誤并更正：
練習題
04
放射性同位素及其應用
原子核
很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它們被稱為放射性同位素。
1、放射性同位素的分類
⑴天然放射性同位素。
⑵人工放射性同位素。
2、人工放射性同位素的優勢（與天然的放射性物質相比）
⑴放射強度容易控制。
⑵半衰期短，廢料易處理。
不過40多種
已達1000多種
(3)可以制成各種需要的形狀。
（1）射線測厚儀
在鋼板一面，放置γ射線源，另一面放著接收裝置。那么鋼板越厚，接收到了射線信號越弱，根據信號強度就可以測量金屬板的厚度。
——利用γ射線具有很強的穿透性
3、放射性同位素及其應用
(2)放射治療
——γ射線對細胞有很強的殺傷力
伽馬刀治療癌癥
利用鈷60的γ射線治療癌癥（放療）
——γ射線遺傳基因發生變異
（3）培優
保鮮
——γ射線可以殺死細菌
培育優良品種
食品保鮮
食品保鮮
醫學方面：人體甲狀腺的工作需要碘，碘被吸收后會聚集在甲狀腺內。給人注射碘的放射性同位素碘131，然后定時用探測器測量甲狀腺及鄰近組織的放射強度，有助于診斷甲狀腺的器質性和功能性疾病。
用碘-131診斷甲狀腺
(4)示蹤原子
—— 同位素化學性質相同，這樣就可以用放射性同位素了解各元素的流向。
棉花在結桃、開花的時候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收。
但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體內能存留多長時間、磷在作物體內的分布情況等，用通常的方法很難研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強度，上面的問題就很容易解決．
05
輻射與安全
原子核
人類一直生活在放射性的環境中。例如，地球上的每個角落都有來自宇宙的射線，我們周圍的巖石，其中也有放射性物質。
人類一直生活在放射性的環境中
宇宙的射線
巖石放射性物質
不過這些射的強度都在安全劑量之內，對我們沒有傷害。
電磁信號
然而過量的射線對人體組織有破壞作用，這種破壞往往是對細胞核的破壞，有時不會馬上察覺。
所以使用放射性同位素質，都必須嚴格遵守操作規程，做好防護。防止對空氣，水源等的污染。
體檢時還會做X射線透視，這更是劑量比較大的照射。不過這些射的強度都在安全劑量之內，對我們沒有傷害。
香煙中含有釙210
食鹽和有些水晶眼鏡片中含有鉀40
我們的食物和日常用品中，有的也具有放射性
生活中的放射性污染：裝修建材、家居飾品
大理石
原子彈爆炸、核電站泄露會產生嚴重的污染。
在利用放射性同位素給病人做“放療”時，如果放射性的劑量過大，皮膚和肉就會潰爛不愈，導致病人因放射性損害而死去。
過量的放射性會對環境造成污染，對人類和自然界產生破壞作用。
有些礦石中含有過量的放射性物質，如果不注意也會對人體造成巨大的危害。
然而過量的射線對人體組織有破壞作用，這種破壞往往是對細胞核的破壞，有時不會馬上察覺。因此，在使用放射性同位素時，必須嚴格遵守操作規程，注意人身安全，同時要防上放射性物質對空氣、水源、用具等的污染。
第二次世界大戰末的1945年8月6日，日本廣島遭美國原子彈轟炸。
1986年4月26日蘇聯發生切爾諾貝利核泄漏事故
輻射與安全
廣島原子彈事件
動、植物變異
核反應堆外層的厚厚的水泥建筑
輻射源的存放
用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內，并埋在深海里。
在生活中要有防范意識，盡可能遠離放射源.
放射性物質標志
C-14（“碳鐘”）年代測定法，又稱放射性碳定年法，就是根據C-14衰變的程度來判定古生物體的年代，該項研究獲得1960年諾貝爾化學獎。
要推斷一塊古木的年代，可以先把古木加溫，制取1g碳的樣品，再用粒子計數器進行測量。如果測得樣品每分鐘衰變的次數正好是現代植物所制樣品的一半，表明這塊古木經過了14C的一個半衰期，即5730年，如果測得每分鐘衰變的次數是其他值，也可以根據半衰期計算出古木的年代。
穩定
14C 半衰期 τ =5730 年
【碳14測年技術】
科學漫步

展開更多......

收起↑