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(共43张PPT)
“点石成金”
§5.2 放射性元素的衰变
听说过“点石成金”的传说吗？
晋朝初年，南昌人许逊被朝廷任命为旌阳县令，他看到很多老百姓的租税交不了，非常同情他们，用点石成金的法术，免去百姓的租税。
许逊真的能能把石头点成金子吗？
人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？
人们认识原子核的结构就是从天然放射性开始的。
一、原子核的衰变
α衰变：放出α粒子的衰变，如:
β衰变：放出β粒子的衰变，如:
1.定义：原子核放出 α粒子或 β粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变.
2.种类：
原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒．
3.规律：
4.衰变方程
α衰变：
β衰变：
5、本质：
原子核内少两个质子和两个中子
原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子
β衰变：
α衰变：
说明：1. 中间用单箭头，不用等号；
2. 质量数守恒，电荷数守恒;
3. 方程及生成物要以实验为基础.
6 、γ辐射
γ射线经常是伴随α射线和 β射线产生的
机理：
机理：
思考：衰变可以看成反冲运动，静止的原子核衰变放出α、β粒子后，新核会向相反方向运动，如果把它们放在磁场中，轨迹是怎样的？
α粒子
新核
β粒子
新核
同向外切
反向内切
α 、β衰变过程中往往伴随着γ射线
科学家们发现，在量子世界中，能量的吸收和发射是不连续的。不仅原子光谱是不连续的，而且原子核中放出的伽马射线也是不连续的。
这是由于原子核在不同能级间跃迁时释放的，是符合量子世界的规律的。
例1.是一种放射性元素， 能够自发地进行一系列放射性衰变，如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．图中a是208
B．Y和Z都是β衰变
C．X衰变放出的电子是中子转变为质子时产生的
D．X衰变中放出的射线电离能力最强
C
变式训练1.由于放射性元素 的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知 经过一系列α衰变和β衰变后变成 ，下列判断中正确的是(　　)
A. 的原子核比 的原子核少28个中子
B. 的原子核比 的原子核少8个中子
C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变
C
二、半衰期(T)
1、定义：
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做元素的半衰期.
由图可知：氡的半衰期为3.8天
2、意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量
不同的放射性元素其半衰期不同．

经1个3.8天后
剩余氡核数N
经2个3.8天后
经n个3.8天后
经3个3.8天后
二、半衰期(T)
经过n个半衰期(T)其剩余的质量为：
3、公式：
质量与原子个数相对应，故经过n个半衰期后剩余的粒子数为：
注意：(1)半衰期是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关
(2)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．
考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位素作为“时钟”，来测量漫长的时间，这叫做放射性同位素鉴年法．
例2.下列关于放射性元素半衰期的说法正确的是(　　)
A．半衰期越长对环境的影响时间越长
B．通过化学方法可以改变放射性元素的半衰期
C．通过物理方法可以改变放射性元素的半衰期
D．100个放射性元素原子核经过一个半衰期后剩余50个未衰变的原子核
A
变式训练2.碘125衰变时产生γ射线，医学上利用此特性可治疗某些疾病。碘125的半衰期为60天，若将一定质量的碘125植入患者病灶组织，经过180天剩余碘125的质量为刚植入时的（　　）
A. B. C. D.
B
三、核反应
1.第一次原子核人工转变：
卢瑟福用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，即：
2.核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应。
与衰变过程一样，在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。
三、核反应
3.书写核反应方程需注意的问题
（2）核反应方程要满足：电荷数守恒，质量数守恒
（3）熟记并会写，中子、质子、电子、正电子、氕、氘、氚、α粒子
（4）熟记并会写元素周期表前二十位元素符号
（1）核反应方程用箭头“ ”，不能用“=”
4、核反应目的
（2）方法：用α粒子、质子、中子甚至用γ光子去轰击一些原子核，都可以实现原子核的转变
具体实例1：质子的发现—α粒子轰击氮原子核
（1）研究原子核的结构，发现和制造新元素
发现质子的核反应方程
三、核反应
三、核反应
1932 年查德威克发现中子的核反应。
查德威克
具体实例2：中子的发现----a粒子轰击铍原子核
具体实例3：正电子的发现
1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里在用α粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，正电子的质量跟电子相同，所带电荷与电子相反，为一个单位的正电荷，更意外的是，拿走放射源后，铝箔虽不再发射中子，但仍继续发射正电子，而且这种放射性也有一定的半衰期．
这里的核反应方程式是
三、核反应
例3.完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程．
变式训练3.在中子、质子、电子、正电子、α粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上．
(1)定义：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．
(2)天然放射性同位素不过40多种，而通过核反应生成的人工放射性同位素已达1000多种，每种元素都有了自己的放射性同位素。
四、放射性同位素及其应用
四、放射性同位素及其应用
（3）放射性同位素及其应用
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。
②放射治疗
四、放射性同位素及其应用
（3）放射性同位素及其应用
利用γ射线的高能量治疗癌症
经照射 未经照射
培优育种
四、放射性同位素及其应用
（3）放射性同位素及其应用
③农业应用
γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期等
④示踪原子
四、放射性同位素及其应用
（3）放射性同位素及其应用
放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质，通过探测放射性同位素的射线了解各元素的流向．
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。
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。
例4.(多选)下列有关放射性同位素 的说法，正确的是(　　)
A. 与 互为同位素
B. 与其同位素有相同的化学性质
C.用 制成化合物后它的半衰期变长
D. 能释放正电子，可用作示踪原子，观察磷肥对植物的影响
BD
五、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。
不过这些射的强度都在安全剂量之内，对我们没有伤害。
电磁信号
五、辐射与安全
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
五、辐射与安全
五、辐射与安全
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
五、辐射与安全
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
五、辐射与安全
五、辐射与安全
然而过量的射线对人体组织有破坏作用，这些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，要防止放射性物质对空气、水源、用具等的污染。存在射线危险的地方，常能看到如图所示的标志。
一、原子核的衰变
2.衰变原则：
质量数守恒，电荷数守恒。
1.原子核的衰变：
（1） 衰变:原子核放出 粒子的衰变叫做 衰变．
（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变．
（3）γ射线:伴随 射线或 射线产生.
二、半衰期
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，叫做这种元素的半衰期。
2、不同的放射性元素，半衰期不同
放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。
课堂小结
放射性元素半衰变是一个统计规律。
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
小试牛刀
1.某原子研究实验室发生放射性同位素泄漏事故。已知该元素的半衰期为3天，总放射量为人体最大允许量的8倍，则研究人员至少需等待几天后才能进入该实验室（　　）
A．3天 B．6天
C．9天 D．24天
C
小试牛刀
2． Se发生β衰变成为 ，假设含 Se材料中发生β衰变产生的电子可以全部定向移动形成5.0×10-8A的平均电流，已知电子的电荷量为1.6×10-19C，则在3.2s时间内发生β衰变的 Se的个数为（　　）
A．1×1011个
B．2×1011个
C．5×1011个
D．1×1012个
C
小试牛刀
3. 关于天然放射现象，下列说法正确的是（　　）
A．天然放射现象表明原子内部有一定结构
B．升高温度可以改变原子核衰变的半衰期
C．β射线是原子核外的电子形成的电子流
D．三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离作用最小
D
小试牛刀
4.正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是:将放射性同位素氧15注入人体,参与人体的代谢过程。氧15在人体内衰变放出正电子,与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子,被探测器探测到,经计算机处理后产生清晰的图像。根据PET原理,回答下列问题:
(1)写出氧15的衰变和正负电子湮灭的方程式;
(2)将放射性同位素氧15注入人体,氧15的主要用途是(　　)
A.利用它的射线
B.作为示踪原子
C.参与人体的代谢过程
D.有氧呼吸
(2)将放射性同位素氧15注入人体后,由于它能放出正电子,并能与人体内的负电子产生一对光子,从而被探测器探测到,所以它的用途是作为示踪原子,B正确。
小试牛刀
5.(多选)下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的(　　)
A.利用钴60治疗肿瘤等疾病
B.γ射线探伤
C.利用含有放射性碘131的油,检测地下输油管的漏油情况
D.把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测农作物吸收养分的规律
CD
小试牛刀
6.居家装修中的花岗岩、大理石等装修材料,有的会释放放射性气体氡,氡发生衰变,可诱发多种人体疾病,结合所学放射性知识,下列说法正确的是(　　)
A.α衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子
B.β射线是原子核外电子电离形成的电子流,它具有中等的穿透能力
C.氡的半衰期为3.8天,20个氡原子核经过7.6天则变为5个原子核
D.发生α衰变时,生成核与原来的原子核相比,中子数减少了2
D

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