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第五章 原子核與核能
第2節 原子核衰變及半衰期
放射現象有著怎樣的規律？我們如何利用放射性，又如何防護放射性污染？
1.了解原子核的衰變，會正確書寫衰變方程。
2.知道半衰期及其統計意義。
3.根據質量數守恒和電荷數守恒寫出核反應方程。
4.知道放射性的應用、污染與防止。
知識點一：原子核的衰變
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.原子核的衰變：
已知鈾為92號元素，你能寫出這個過程的反應方程式么？
????????????????????????→????????????????????????????+????????????????
?
----α衰變
⑴α衰變
92238U→90234Th+24He
?
衰變方程：
問題3：你能概括出α衰變的質量數、核電荷數變化的一般規律嗎？
問題1：在α衰變中，新核的質量數與原來的核的質量數有什么關系？電荷數呢？
問題2：相對于原來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當向前移還是向后移？要移動幾位？
α衰變的一般方程：
ZAX→Z?2A?4Y+24He
?
質量數和電荷數都守恒
⑵β衰變
已知釷為90號元素，你能寫出這個過程的反應方程式么？
----β衰變
90234Th→91234Pa+?10e+????
?
(2)β衰變
衰變方程：
問題3：你能概括出β衰變的質量數、核電荷數變化的一般規律嗎？
問題1：在β衰變中，新核的質量數與原來的核的質量數有什么關系？電荷數呢？
問題2：相對于原來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當向前移還是向后移？要移動幾位？
質量數和電荷數都守恒
90234?????→91234????????+?10???? +????
?
????????????→????+????????????+?????????????+????
?
β衰變的一般方程：
思考：衰變的α粒子、β粒子和γ光子怎么來的？
①事實表明，兩個中子和兩個質子能十分緊密地結合在一起，因此，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，即發生了α衰變。
α衰變的本質
211H+201????→24He
?
②研究發現， β衰變實質是核內的中子轉化成了一個質子和一個電子。
01n→11H+?10e
?
β衰變的本質
③γ射線的產生
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。
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。
放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間。
m/m0
t /天
3.8
1/2
2×3.8
1/4
3×3.8
1/8
1/16
4×3.8
…
…
知識點二：半衰期（τ）
放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期。
設某放射性元素的半衰期為T，原來的質量為M，經過時間t，該元素的剩余質量m為:
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。
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
1.利用碳14檢測年代
例如：提取古樹木制成的碳樣品1g，放在射線粒子計數器上進行測量。如果測得該樣品每分鐘衰變的次數是等質量現代樹木所制碳樣品的1/4就表明該古樹木經過了14C的兩個半衰期，即古樹木距今約11460年。
三、放射性的應用
2.示蹤原子
如果在某種元素里摻進一些該元素的放射性同位素，用儀器探測它放出的射線，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。
在醫療上，醫生給病人口服或靜脈注射某種放射性示蹤劑，它們就會參與體內特定組織器官的物質循環和代謝，并不斷放出射線。用探測儀器追蹤探查，如通過正電子發射斷層攝影（簡稱PET掃描儀），就可顯示病人內臟器官是否發生病變。
3.同位素電池
放射性同位素電池是一種把放射性同位素衰變時釋放的能量轉化成電能的裝置，它體積小、功率大、使用壽命長，可作為人造衛星、宇宙飛船、海洋工程設施等的電源；
4.培育出新的優良品種
利用γ射線照射種子，可使種子內的遺傳物質發生變異，培育出新的優良品種；
5.γ射線探傷
利用γ射線穿透能力強的特點，可探查金屬內部有沒有缺陷或裂紋，這種無損探傷技術已廣泛應用于冶金和機械工業。
過量的放射線會對環境造成污染，對人類和自然界產生破壞作用。放射性污染主要來自核爆炸、核泄漏和醫療照射。在核電站、醫院等地方，都設有輻射警示標志。
四、放射性污染和防護
核爆炸在最初幾秒鐘輻射出來的是強烈的γ射線和中子流，這些射線具有很強的穿透能力，對人體和其他生物體有很強的殺傷作用。核工業和核科學研究中的放射性原材料一旦泄漏，會對生物體和環境產生長期的輻射，重者使人當場死亡，輕者使人患放射性疾病。
遭原子彈炸后的廣島
（1）在核電站的核反應堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄
（2）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
（3）在生活中要有防范意識，盡可能遠離放射源，盡量減少受輻射的時間.
放射性的防護
核反應堆外層的厚厚的水泥建筑
鉛的屏蔽作用最好，水、水泥等也常用作屏蔽物。
操作放射性物質的設備
在防護狀態下操作放射性物質
1. 原子核92238U在天然衰變為82206Pb的過程中，所經過的α衰變次數質子數減少的個數、中子數減少的個數依次為（　　）
A．8、10、22
B．10、22、8
C．22、8、10
D．8、22、10
?
B
2. 關于放射性元素的半衰期，下列說法正確的是（ ）
A．半衰期是原子核全部衰變所需時間的一半
B．半衰期是原子核有半數發生衰變所需的時間
C．半衰期是原子量減少一半所需的時間
D．半衰期是元素質量減少一半所需的時間
B
3.原子核23892U經放射性衰變①變為原子核23490Th，繼而經放射性衰變②變為原子核23491Pa，再經放射性衰變③變為原子核23492U，放射性衰變①②③依次為（　　）
A. α衰變、β衰變和β衰變 B.β衰變、α衰變和β衰變
C. β衰變、β衰變和α衰變 D.α衰變、β衰變和α衰變
A
原子核衰變和半衰期
原子核的衰變
半衰期
放射性的應用
①α衰變
②β衰變
定義
意義
公式
原子核放出????粒子或????粒子轉變為新核的變化
?
放射性污染和防護

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