5.2 放射性元素的衰变 课件（共32张PPT）

(共32张PPT)
放射性元素的衰变
在古代，不论是东方还是西方，都有一批人追求“点石成金”之术，他们试图利用化学方法将一些普通的矿石变成黄金。当然，这些炼金术士的希望都破灭了。那么，真的存在能让一种元素变成另一种元素的过程吗？
类似于“点石成金”的事一直就在自然界中进行着，这就是伴随着天然放射现象发生的原子核“衰变”的过程。
1.原子核的衰变
天然放射现象中原子核自发地放出 α 射线或 β 射线，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，就变成另一种原子核。 我们把这种变化称为原子核的衰变。
1、衰变
2、衰变的种类
衰变的种类
α衰变
β衰变
原子核自发放出α粒子而转变为新核的过程叫α衰变。
原子核自发放出β粒子而转变为新核的过程叫β衰变。
1.α衰变
原子核自发放出一个α 粒子（ ），质量数减少4，电荷数减少2，就成了一个新原子核的过程 。
例如铀238放出一个α 粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，就变成了新核钍234。
ɑ粒子
核
核
衰变方程：
原子核自发放出α粒子而转变为新核的过程叫α衰变。
α衰变的一般方程：
在这个衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。
2.β衰变
原子核自发放出β粒子而转变为新核的过程叫β衰变。
β 粒子
核
原子核放出一个β 粒子（ ），质量数不变，电荷数增加1，就成了一个新原子核的过程 。
衰变方程：
例如 发生α衰变后产生的 也具有放射性，它放出一个β 粒子后质量数没有改变，但电荷数增加了1 ，就变成镤 。
核
(电子）
在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？
“电荷数之和”指代数和，因为发生β衰变时，电子的电荷数是－1。
β衰变的一般方程：
β衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。
β衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。
3、衰变的本质
α衰变的本质
β衰变的本质
β衰变实质是原子核内的中子转化成了一个质子和一个电子。
α衰变实质是核内的两个质子两个中子转化成了一个氦核。
原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？
4、γ射线的产生
放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，并放出γ光子。γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。
当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ射线辐射。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。
α、β、γ三种射线同时出现
2.半衰期（τ）
半衰期（τ）
11.4
7.6
3.8
1/2
1/4
1/8
m/m0
t /天
0
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
氡的衰变
m/m0
t /天
3.8
1/2
2×3.8
1/4
3×3.8
1/8
1/16
4×3.8
…
…
11.4
7.6
3.8
1/2
1/4
1/8
m/m0
t /天
0
元素的半衰期由原子核内部的因素决定，只与元素的种类有关，跟元素所处的物理或化学状态无关。
例如：氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天
镭226衰变为氡222的半衰期为1620年
铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年
半衰期是表示放射性元素本身衰变快慢的物理量。不同元素的半衰期不同，有的差别很大。
衰变的半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。
比如某原子核半衰期是2天，现在有两个这样的原子核，那么过两天后是不是就剩下一个了？
想一想
小试牛刀
A
3.核反应
核反应
衰变是原子核的自发变化，科学家更希望人工控制原子核的变化。当卢瑟福有用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子。这是第一次实现的原子核的人工转变。
1、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或发生状态变化的过程。
3、规律：质量数和电荷数都守恒
2、条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变。
核反应
⑴1919 年，卢瑟福发现质子的核反应。
⑵1932 年查德威克发现中子的核反应。
⑶1934 年约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应。
4、原子核人工转变的三大发现
4.放射性同位素及其应用
很多元素都存在一些具有放射性的同位素，它们被称为放射性同位素。
1、放射性同位素的分类
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优势（与天然的放射性物质相比）
⑴放射强度容易控制。
⑵半衰期短，废料易处理。
不过40多种
已达3000多种
(3)可以制成各种需要的形状。
放射性同位素
（1）射线测厚仪
在钢板一面，放置γ射线源，另一面放着接收装置。那么钢板越厚，接收到了射线信号越弱，根据信号强度就可以测量金属板的厚度。
——利用γ射线具有很强的穿透性
3、放射性同位素及其应用
(2)放射治疗
——γ射线对细胞有很强的杀伤力
伽马刀治疗癌症
——γ射线遗传基因发生变异,培育优良品种
（3）培优
保鲜
——γ射线可以杀死细菌
食品保鲜
医学方面：给人注射碘的放射性同位素碘131,在颈部底部的甲状腺(红色，部分被遮蔽)，被放射性示踪剂碘131高亮着色。定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的疾病。
(4)示踪原子
—— 同位素化学性质相同，这样就可以用放射性同位素了解各元素的流向。
农业方面：棉花在开花、结桃的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子.上，磷肥也能被吸收。但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究。如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花的叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就解决了。
5.辐射与安全
人类一直生活在放射性的环境中。例如，地球上的每个角落都有来自宇宙的射线，我们周围的岩石，其中也有放射性物质。
不过这些射线的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
电磁信号
然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这种破坏往往是对细胞核的破坏，有时不会马上察觉。
所以使用放射性同位素质，都必须严格遵守操作规程，做好防护。防止对空气，水源等的污染。
体检时还会做X射线透视，这更是剂量比较大的照射。不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
香烟中含有钋210
我们的食物和日常用品中，有的也具有放射性.
食盐和有些水晶眼镜片中含有钾40
生活中，哪些植物可以吸收放射线呢？
生活中具有放射性的物质
仙人球
海带
大蒜
辐射与安全
放射性物质标志
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源.
防护
操作放射性物质的设备
在防护状态下操作放射性物质
全身污染检测仪
谢谢聆听！