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第2節(jié) 原子核衰變及半衰期
第五章 原子核與核能
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.了解原子核的衰變，會(huì)正確書寫衰變方程。
2.知道半衰期及其統(tǒng)計(jì)意義。
3.根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒寫出核反應(yīng)方程。
4.知道放射性的應(yīng)用、污染與防止。
在古代，不論是東方還是西方，都有一批人追求“點(diǎn)石成金”之術(shù)，他們?cè)噲D利用化學(xué)方法將一些普通的礦石變成黃金。當(dāng)然，這些煉金術(shù)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？
知識(shí)點(diǎn)一：原子核的衰變
（1）α衰變：放出α粒子的衰變，如鈾238的α衰變
1.定義：原子核放出粒子或粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儭?br/>2.種類：
+
鈾238的α衰變方程：
規(guī)律：
①在這個(gè)衰變過程中，衰變前的質(zhì)量數(shù)等于衰變后的質(zhì)量數(shù)之和；衰變前的電荷數(shù)等于衰變后的電荷數(shù)之和。大量事實(shí)表明，原子核衰變時(shí)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。
思考與討論：
在α衰變中，新核的質(zhì)量數(shù)與原來(lái)的核的質(zhì)量數(shù)有什么關(guān)系？相對(duì)于原來(lái)的核在元素周期表中的位置，新核在元素周期表中的位置應(yīng)當(dāng)向前移還是向后移？要移動(dòng)幾位？你能概括出α衰變的質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)變化的一般規(guī)律嗎？
α衰變一般方程：
（2）β衰變：放出β粒子的衰變，如釷234的β衰變
+
釷234的β衰變方程：
為反中微子，不帶電，靜止質(zhì)量幾乎為 0。
思考與討論：
在β衰變中，質(zhì)量數(shù)、核電荷數(shù)有什么變化規(guī)律？原子核里沒有電子，β衰變中的電子來(lái)自哪里？
β衰變的一般方程：
3.衰變的本質(zhì)：
(2)β衰變：原子核內(nèi)的一個(gè)中子變成質(zhì)子，同時(shí)放出一個(gè)電子。
(1)α衰變：原子核內(nèi)少兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子 。
放射性的原子核在發(fā)生α衰變、β衰變時(shí)產(chǎn)生的新核處于高能級(jí)，這時(shí)它要向低能級(jí)躍遷，并放出γ光子。因此，γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的。
4.γ射線的產(chǎn)生：
知識(shí)點(diǎn)二：半衰期
1.半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，叫做這種元素的半衰期。
例如：10g的 （氡222） 經(jīng)a衰變變?yōu)? （釙218）的過程中，每經(jīng)過3.8天就有一半的 發(fā)生衰變，即 從10g減少到5g需要經(jīng)過3.8天，從5g減少到2.5g又需要經(jīng)過3.8天……
2.公式：
設(shè)某放射性元素的半衰期為T，原來(lái)的質(zhì)量為M，經(jīng)過時(shí)間t，該元素的剩余質(zhì)量m為:
3. 物理意義
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。
半衰期為1.6×103年
半衰期為4.5×109年
半衰期為5.27年
半衰期為3.0×10-7秒
注意：
（1）半衰期的長(zhǎng)短由原子核內(nèi)部自身的因素決定，跟所處的化學(xué)狀態(tài)（如單質(zhì)、化合物）和外部條件（如溫度和壓強(qiáng)）都沒有關(guān)系。
（2）半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，只對(duì)大量的原子核才適用，對(duì)少數(shù)原子核是不適用的。
1.利用碳14檢測(cè)年代
例如：提取古樹木制成的碳樣品1g，放在射線粒子計(jì)數(shù)器上進(jìn)行測(cè)量。如果測(cè)得該樣品每分鐘衰變的次數(shù)是等質(zhì)量現(xiàn)代樹木所制碳樣品的1/4就表明該古樹木經(jīng)過了14C的兩個(gè)半衰期，即古樹木距今約11460年。
三、放射性的應(yīng)用
2.示蹤原子
—— 同位素化學(xué)性質(zhì)相同，這樣就可以用放射性同位素了解各元素的流向。
農(nóng)業(yè)方面：棉花在開花、結(jié)桃的時(shí)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(shí)候的吸收率最高、磷在作物內(nèi)能存留多長(zhǎng)時(shí)間、磷在作物體內(nèi)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的葉面上，然后每隔一定時(shí)間用探測(cè)器測(cè)量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問題就解決了。
如果在某種元素里摻進(jìn)一些該元素的放射性同位素，用儀器探測(cè)它放出的射線，就可查明這種元素的行蹤。人們把具有這種用途的放射性同位素稱為示蹤原子。
——γ射線遺傳基因發(fā)生變異,培育優(yōu)良品種
3.培優(yōu)
保鮮
——γ射線可以殺死細(xì)菌
食品保鮮
人類一直生活在放射性的環(huán)境中。例如，地球上的每個(gè)角落都有來(lái)自宇宙的射線，我們周圍的巖石，其中也有放射性物質(zhì)。
不過這些射的強(qiáng)度都在安全劑量之內(nèi)，對(duì)我們沒有傷害。
四、放射性污染和防護(hù)
過量的放射線會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人類和自然界產(chǎn)生破壞作用。放射性污染主要來(lái)自核爆炸、核泄漏和醫(yī)療照射。在核電站、醫(yī)院等地方，都設(shè)有輻射警示標(biāo)志。
防止放射線破壞的措施有:密封防護(hù)、距離防護(hù)、時(shí)間防護(hù)、屏蔽防護(hù)。
核反應(yīng)堆外層的厚厚的水泥建筑
1.某原子核的衰變過程如下: ,則( )
D
A.的中子數(shù)比的中子數(shù)少2
B.的質(zhì)量數(shù)比 的質(zhì)量數(shù)多3
C.的質(zhì)子數(shù)比的質(zhì)子數(shù)少1
D.的質(zhì)子數(shù)比 的質(zhì)子數(shù)多1
2.碳14是一種半衰期為5730年的放射性同位素。若考古工作者探測(cè)到某古木中碳14的含量為原來(lái)的，則該古樹死亡時(shí)間距今大約(　　)
A.22920年 B.11460年
C.5730年 D.2865年
B
3.核污染水含高達(dá)64種放射性元素，其中氚 衰變過程中產(chǎn)生的電離輻射
可損害 ，是致癌的高危因素之一，其半衰期為12.5年，衰變方程為
，下列說法正確的是( )
A
A.衰變方程中，
B.秋冬氣溫逐漸變低時(shí)，氚的衰變速度會(huì)變慢
C.污染水排入大海經(jīng)過稀釋，氚的半衰期將減小
D.經(jīng)過25年，氚將全部衰變結(jié)束
4.關(guān)于放射性同位素的應(yīng)用下列說法中正確的有（ ）
A.放射線改變了布料的性質(zhì)使其不再因摩擦而生電，因此達(dá)到了消除有害靜電的目的
B.利用γ射線的貫穿性可以為金屬探傷
C.用放射線照射作物種子能使其DNA發(fā)生變異，其結(jié)果一定是成為更優(yōu)秀的品種
D.用γ射線治療腫瘤時(shí)一定要嚴(yán)格控制劑量，以免對(duì)人體正常組織造成太大的傷害
BD
原子核衰變和半衰期
原子核的衰變
半衰期
放射性的應(yīng)用
①α衰變
②β衰變
定義
意義
公式
原子核放出粒子或粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓?br/>放射性污染和防護(hù)

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