人教版（2019）选择性必修第三册 5.2 放射性元素的衰变 课件 （共38张PPT）

(共38张PPT)
5.2 放射性元素的衰变
CONTENTS
01
原子核的衰变
02
半衰期
03
核反应
04
目录
典型例题
放射性同位素及其应用
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”过程。
新课导入
01
原子核的衰变
原子核
（电子 ）
（氦核 ）
原子核自发地放出 α粒子或 β粒子而转变为新核的现象。
1、衰变：
放射性衰变后的原子核
ɑ粒子
β粒子
放射性衰变后的原子核
⑴α衰变
2、衰变的种类
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 。
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
衰变方程：
ɑ粒子
核
核
⑵β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。
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 。
发生β衰变时，除了产生电子 外，还产生反电子中微子 。由于 的质量数和电荷数都是0，所以在中学教科书中一般都不写出。
核
β 粒子
核
“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。
在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？
β衰变过程中质量数守恒，核电荷数守恒。
β衰变实质：中子转化成了一个质子和一个电子。
β衰变的本质
思考与讨论
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。
α衰变： 两个中子和两个质子能十分紧密地结合在一起，在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来
原子核的能量也跟原子的能量一样，其变化是不连续的，也只能取一系列不连续的数值，因此，也存在着能级，同样是能级越低越稳定。
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衰变的本质
γ射线的产生
α、β、γ三种射线同时出现
化学方程式 核反应方程式
联系
区别
电荷、质量守恒
电荷数、质量数守恒
用符号
用箭头
放出粒子的不同
放出ɑ粒子和γ射线：ɑ衰变
放出β粒子和γ射线：β衰变
（氦核 ）
（电子 ）
3、衰变的区别
说明：
1.中间用单箭头，不用等号；
2.是质量数守恒，不是质量守恒;
3.方程及生成物要以实验为基础,不能杜撰。
注意：质量数守恒指衰变前后核子的总数不变，并不是质量不变！
放射性元素 经过n 次α衰变和 m 次β衰变后，变成稳定的新元素 ，试分析：
（1）衰变方程
（2）衰变次数n 和 m
电荷数守恒：
质量数守恒：
解得：
5、衰变次数的计算
对点训练
BD　
解析：α衰变时核电荷数减2，质量数减4，β衰变时核电荷数加1，质量数不变；设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x－y＋86＝88,4x＋222＝226，解得x＝1，y＝0，A错误；同理可判断选项C错误；BD正确。
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
…
…
⑴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。不同元素半衰期不同。
⑵半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的。
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。例如：
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念和外部条件没有关系。
03
核反应
原子核
1、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
3、规律：质量数和电荷数都守恒
（人类第一次实现原子核的人工转变。 ）
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。
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
I·约里奥·居里，1900～1958
F·约里奥·居里，1897～1956
法国科学家。是P·居里和M·居里的女儿和女婿.由于发现人工放射性而获得1935年诺贝尔化学奖.
指出下列核反应中的错误并更正：
练习题
04
放射性同位素及其应用
原子核
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1000多种
(3)可以制成各种需要的形状。
（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
利用钴60的γ射线治疗癌症（放疗）
——γ射线遗传基因发生变异
（3）培优
保鲜
——γ射线可以杀死细菌
培育优良品种
食品保鲜
食品保鲜
医学方面：人体甲状腺的工作需要碘，碘被吸收后会聚集在甲状腺内。给人注射碘的放射性同位素碘131，然后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器质性和功能性疾病。
用碘-131诊断甲状腺
(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。
棉花在结桃、开花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、磷在作物体内能存留多长时间、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，上面的问题就很容易解决．
05
辐射与安全
原子核
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。
人类一直生活在放射性的环境中
宇宙的射线
岩石放射性物质
不过这些射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
食盐和有些水晶眼镜片中含有钾40
我们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：装修建材、家居饰品
大理石
原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染。
在利用放射性同位素给病人做“放疗”时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。
过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用。
有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。
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。因此，在使用放射性同位素时，必须严格遵守操作规程，注意人身安全，同时要防上放射性物质对空气、水源、用具等的污染。
第二次世界大战末的1945年8月6日，日本广岛遭美国原子弹轰炸。
1986年4月26日苏联发生切尔诺贝利核泄漏事故
辐射与安全
广岛原子弹事件
动、植物变异
核反应堆外层的厚厚的水泥建筑
辐射源的存放
用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里。
在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源.
放射性物质标志
C-14（“碳钟”）年代测定法，又称放射性碳定年法，就是根据C-14衰变的程度来判定古生物体的年代，该项研究获得1960年诺贝尔化学奖。
要推断一块古木的年代，可以先把古木加温，制取1g碳的样品，再用粒子计数器进行测量。如果测得样品每分钟衰变的次数正好是现代植物所制样品的一半，表明这块古木经过了14C的一个半衰期，即5730年，如果测得每分钟衰变的次数是其他值，也可以根据半衰期计算出古木的年代。
稳定
14C 半衰期 τ =5730 年
【碳14测年技术】
科学漫步