第2节放射性元素的衰变 原子核的衰变 [探新知·基础练] 1.衰变定义 原子核放出α粒子或β粒子,由于核电荷数变了,它在周期表中的位置就变了,变成另一种原子核。 2.衰变的类型 一种是α衰变,另一种是β衰变,而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。 3.衰变方程 α衰变:U→Th+He; β衰变:Th→Pa+e。 4.衰变规律 电荷数守恒,质量数守恒。 [辨是非](对的划“√”,错的划“×”) 1.原子核发生β衰变时放出一个电子,说明原子核内有电子。(×) 2.原子核发生α衰变时,新核的质量数减少4。(√) [释疑难·对点练] 1.α衰变和β衰变的实质及规律 (1)α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,在一定条件下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α衰变,其反应式为2H+2n→He。 (2)β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β衰变,其反应式为 n→H+e。 (3)γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的,γ射线不改变原子核的电荷数和质量数。其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出γ光子。 (4)原子核衰变时质量数守恒,但并非质量守恒,核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能,质量与能量相联系。 (5)在发生β衰变时,释放的电子具有很大的能量,一定来自于原子核,它是由中子和质子的转化产生的,这表明质子(或中子)也是变化的。 2.衰变次数的计算方法 设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素Y,则衰变方程为: X→Y+nHe+me。 根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程: A=A′+4n,Z=Z′+2n-m。 以上两式联立解得:n=,m=+Z′-Z。 [试身手] 1.原子序数大于或等于83的所有元素,都能自发地放出射线。这些射线共有三种:α射线、β射线和γ射线。下列说法中正确的是( ) A.原子核每放出一个α粒子,原子序数减少4 B.原子核每放出一个α粒子,原子序数增加4 C.原子核每放出一个β粒子,原子序数减少1 D.原子核每放出一个β粒子,原子序数增加1 解析:选D 发生一次α衰变,核电荷数减少2,质量数减少4,原子序数减少2;发生一次β衰变,核电荷数、原子序数增加1。故D正确。 半衰期 [探新知·基础练] 1.半衰期定义 大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。 2.决定因素 放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,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,半衰期不同。 3.应用 利用半衰期非常稳定这一特点,可以测量其衰变程度、推断时间。 [辨是非](对的划“√”,错的划“×”) 1.温度升高,放射性元素的半衰期会减小。(×) 2.氡的半衰期为3.8天,若取4 g氡原子核,经7.6天后只剩下1 g氡原子核。(√) [释疑难·对点练] 1.对半衰期的理解 半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量,同一放射性元素具有的衰变速率一定,不同元素半衰期不同,有的差别很大。 2.半衰期公式 N余=N原()t/T,m余=m0()t/T。式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量,N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量,t表示衰变时间,T表示半衰期。 3.适用条件 半衰期是一个统计概念,是对大量的原子核衰变规律的总结,对于一个特定的原子核,无法确定何时发生衰变,但可以确定各个时刻发生衰变的概率,即某时衰变的可能性,因此,半衰期只适用于大量的原子核。 [试身手] 2.关于半衰期,下面各种说法中正确的是( ) A.所有放射性元素都有一定的半衰期,半衰期的长短与元素的质量有关 B.半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间 C.一块纯净的 ... ...
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