19.5 天然放射现象、核反应、核能 17张PPT

第2单元 天然放射现象、核反应、核能
一、原子核
1．原子核的组成
(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．
(2)原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝质子数＋中子数，质子和中子都为一个原子质量单位质量．
2．同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子核．因为在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化学性质．
二、天然放射现象
1．天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核还具有复杂的结构．
2．三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。
基础知识
3．三种射线的比较
种类 α射线 β射线 γ射线
组成 高速氦核流 高速电子流 光子流(高频
电磁波)
带电荷量 2e －e 0
质量 4mp 静止质量为零
符号 γ
速度 0.1c 0.99c c
基础知识
种类 α射线 β射线 γ射线
在电磁场中 偏转 偏转 不偏转
贯穿本领 最弱 较强 最强
贯穿实例 用纸能挡住 穿透几毫米
厚的铝板 穿透几厘米
厚的铅板
对空气的
电离作用 很强 较弱 很弱
在空气中
的径迹 粗、短、直 细、长、曲折 最长
基础知识
种类 α射线 β射线 γ射线
能使
胶片 感光 感光 感光
产生机制 核内两个中子和两个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从原子核拋射出来 核内的中子可以转化为一个质子和一个电子，产生的电子从核中发射出来 放射性原子核在发生α衰变、β衰变后产生的新核如果处于高能级，当它向低能级跃迁时，辐射γ光子
基础知识
(1)自然界中原子序数大于或等于83的元素，都能自发地放出射线；原子序数小于83的元素，有的也具有放射性.
(2)天然放射现象说明原子核是有内部结构的.元素的放射性不受单质和化合物存在形式的影响.
三、原子核的衰变
1.衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变成新核的变化.可分为α衰变、β衰变，并伴随着γ射线放出.
2.半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间.
基础知识
3.原子核衰变规律
衰变类型 α衰变 β衰变
衰变方程
衰变实质 2个质子和2个中子
结合成一个整体射出 中子转化为质子和电子

衰变规律 电荷数守恒、质量数守恒
4．确定衰变次数的方法
(1)设放射性元素 经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素 则表示该核反应的方程为：


根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：
A＝A′＋4n，
Z＝Z′＋2n－m.
解方程可得m、n.
(2)因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．
基础知识
5．影响半衰期的因素
放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期可言．
(2)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．
基础知识
四、核反应的四种类型
类型 可控性 核反应方程典例
衰变 α衰变 自发
β衰变 自发
人工转变 人工控制 (卢瑟福发现质子)
(查德威克发现中子)
(约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子)

基础知识
类型 可控性 核反应方程典例
重核裂变 比较容易进行人工控制　

轻核聚变 目前无法控制
基础知识
(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．
(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来．
(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守恒．
基础知识
五、放射性同位素及其应用和防护
1．放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素．
2．人工放射性同位素的优点
(1)放射强度容易控制；
(2)可以制成各种所需的形状；
(3)半衰期很短，废料容易处理．
基础知识
3．应用
(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；
(2)烟雾报警器的使用——利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度；
(3)农业应用—— γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等；
(4)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质．
3．放射性污染与防护
污染与
防护 举例与
措施 说　明
污染 核爆炸 核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染
核泄漏 核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成严重污染
医疗照射 医疗中如果放射线的剂量过大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡
基础知识

防护 密封防护 把放射源密封在特殊的包壳里，或者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏
距离防护 距放射源越远，人体吸收的剂量就越少，受到的危害就越轻
时间防护 尽量减少受辐射的时间
屏蔽防护 在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作用.铅的屏蔽作用最好
六、核力与核能
1．核力
(1)含义：原子核里的核子间存在相互作用的核力，核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．
(2)特点
①核力是强相互作用的一种表现；
②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内．
③每个核子只跟邻近的核子发生核力作用．
基础知识
2．核能
(1)结合能：把构成原子核的结合在一起的核子分开所需的能量．
(2)比结合能
①定义：原子核的结合能与核子数之比称做比结合能，也叫平均结合能．
②性质：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．
(3)质能方程：一定的能量和一定的质量相联系，物体的总能量和它的质量成正比，即E＝mc2.
方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在简单的正比关系，物体的能量增大，质量也增大；物体的能量减少，质量也减少．
基础知识
(4)质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损．
①核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即ΔE＝Δmc2；
②原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2.
(5)获得方式：重核裂变和轻核聚变．
聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大3～4倍．
(1)根据ΔE＝Δmc2计算核能时，质量亏损Δm是质量不是质量数，其单位是“kg ” ，c的单位是“ m/s ” ，ΔE的单位是“ J”．
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算核能时，因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“ u ” ，ΔE的单位是“ MeV ” ．
基础知识
现有五个核反应：
A．

B.

C．

D.

E．
考点剖析
(1)________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．
(2)求B项中X的质量数和中子数．
(3)判断以上五个核反应的反应类型．
[答案]　 (1)E　B　A　(2)144　88
(3)A是聚变　B是裂变　C是β衰变　D是α衰变　E是人工转变