5.2 放射性元素的衰变 课件（共24张PPT）

第五章 原子与原子核
第二节 放射性元素衰变
由卢瑟福的原子核式结构我们知道，原子由原子核和电子组成，那么原子核内部会不会也存在着复杂的结构呢
1.知道天然放射现象及其规律;
2.理解三种射线的本质，以及如何利用磁场区分它们；
3.知道放射现象的实质是原子核的衰变；
4.知道两种衰变的基本性质，掌握原子核的衰变规律；
一、放射性的发现
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，它能穿透黑纸使照相底片感光。
1.天然放射现象的发现
贝克勒尔，
1852－1908，法国.
(3)原子序数大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于或等于83的元素，有的也能发出射线。
2.放射性和放射性元素
(1)放射性：物质发出射线的性质。
(2)放射性元素：具有放射性的元素。
3.天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象。
1903年，居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而共同获得诺贝尔物理学奖 。
1911年，因发现元素钋和镭再次获得诺贝尔化学奖，因而成为世界上第一个两获诺贝尔奖的人。
皮埃尔·居里，1859－1906，法国物理学家
玛丽·居里，1867－1934， 法国籍波兰裔物理学家、化学家
我们知道元素的化学性质受元素存在的形式影响，比如单质与化合物的化学性质是不同的。放射性是否也受元素存在的形式影响？
研究表明，无论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，元素的放射性不受影响。放射性与元素存在的状态没有关系，即与原子核外电子无关。
关于原子核内部的信息最早来自天然放射现象。
断定射线来源于原子核
原子核内部有结构（还可以再分）
放射性元素放出的射线常见的有三种：
α射线、β射线、γ射线
三种射线在电场中的模拟图
二、原子核衰变
（1）把放射源铀、钋或镭放入用铅做成的容器中，射线只能从容器的小孔射出，成为细细的一束。
（2）在射线经过的空间施加磁场。
①射线分裂成三束；
②两束在磁场中偏转方向相反
③另一束在磁场中不偏转，说明它不带电。
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×
×　×　×　×　×　
α射线
β射线
γ射线
正电
负电
放射出来的射线有什么特点？用什么方法可以判定射线的物理性质？
这说明它们是带电粒子流；且电性相反。
总结：三种射线
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????射线
?
????射线
?
????射线
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电离能力
贯穿能力
速度
本质
0.99C
光速 c
????10
?
氦核流
高速电子流
波长极短的电磁波（光子）
由于与物质中的微粒作用时会损失自己的能量，在空气中只能前进几厘米，用一张纸就能把它挡住。
很强
较弱
更小
穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的铝板。
甚至能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土
这种使中性的气体分子或原子释放电子形成正离子的过程叫做气体电离，形成的就是电离气体。
纸
铝
α射线
β射线
γ射线
铅
三种射线的来源：
发现天然放射现象的意义：
（1）是人们认识到原子核有复杂的结构。
（2）一种原子核可以通过放出射线转变成另一种原子核
元素的化学性质取决于核外电子，放射性与元素存在的状态无关，因此射线与核外电子无关，它来自原子核，说明原子核内部是有结构的。
以上三种射线都是伴随原子核衰变而放射出来的
（衰变：一种元素经放射过程变成另一种元素的现象）
α衰变
β衰变
原子核自发地放出一个α粒子（ ）的衰变称为α衰变
24He
?
原子核自发地放出一个β粒子（ ）的衰变称为β衰变
?10e
?
核
β 粒子
核
β衰变实质：核内的中子转化成了一个质子和一个电子。
01n→11H+?10e
?
β衰变的本质
α衰变的本质：两个中子和两个质子能十分紧密地结合在一起，因此，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，即发生了α衰变。
α衰变的本质
211H+201n→24He
?
1.如铀238核放出一个α 粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，就变成了钍234核。
92238U→90234Th+24He
?
衰变方程：
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
2.比如 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 。
90234Th
?
91234P
?
92238U
?
90234Th→91234Pa+?10e
?
衰变方程：
三、半衰期
1.定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间是稳定的，叫这种元素的半衰期。
Rn222（氡）衰变成Po218的半衰期为3.8天
Ra226（镭）衰变成Rn222的半衰期为1620年
U238（铀）衰变成Th234的半衰期为4.5×109年
2.半衰期特点
（1）不同的放射性元素，半衰期不同。
（2）半衰期描述的是统计规律，研究单个原子核无法预测。
（3）半衰期由原子核内部因素决定，与化学状态和外部条件没有关系。
情境一：下图为氡衰变剩余质量与原有质量比值示意图。
纵坐标表示的是任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值。
(1)氡原子核的半衰期是多少?
由衰变图可看出,氡原子核的半衰期是3.8天。
(2)从图中可以看出,经过两个半衰期未衰变的原子核还有多少?
经过两个半衰期未衰变的原子核还有四分之一。由此我们可以总结出以下公式：

m为衰变后剩下原子核质量
m0为衰变前的原子核质量
m为衰变后剩下原子核质量
m0为衰变前的原子核质量
t为衰变的时间
T为元素的半衰期
下图为始祖鸟的化石，美国科学家维拉·黎比运用了半衰期的原理发明“碳－14计年法”，估算出始祖鸟的年龄，并因此荣获了1960年的诺贝尔奖。
日常检测辐射可以使用辐射检测仪
1. 三种射线中穿透能力最强的是（ ）
A. α 射线
B. β 射线
C. γ 射线
D. 无法确定
C
2.铀 - 238（???U）发生 α 衰变后，生成的新核是（ ）
A. 钍 - 234（???Th）
B. 镭 - 226（???Ra）
C. 铀 - 234（???U）
D. 钋 - 218（???Po）
A
3. 关于半衰期的描述，错误的是（ ）
A. 由原子核内部因素决定
B. 与元素的化学状态无关
C. 统计规律适用于大量原子核
D. 温度升高会缩短半衰期
D
放射性元素的衰变
放射性的发现
原子核的衰变
半衰期
贝克勒尔
居里夫妇
三种射线的特点
(带电、贯穿和电离能力)
定义
三个特点
衰变规律