资源简介

(共36张PPT)
第二节
放射性元素的衰变
第五章 原子核
学习目标
1
新课讲解
3
新课导入
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
学习目标
1.了解原子核的衰变，会正确书写衰变方程。
2.知道半衰期及其统计意义。
3.根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程。
4.知道放射性同位素及其应用，知道射线的危害及防护。
新课导入
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？
第一节
原子核的衰变
α 射线、β 射线、γ 射线
原子核的衰变
①三种射线：
②α衰变和β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


原子核的衰变
③规律：
④本质：
原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒。
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。
元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的
衰变：
+
衰变：
+
（1）衰变：原子核内少两个质子和两个中子。
（2） 衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子。
辐射
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。
　　放射性的原子核在发生衰变、衰变时，往往蕴藏在核内的能量会释放出来，使产生的新核处于高能级，这时它要向低能级跃迁，能量以光子的形式辐射出来，因此，射线经常是伴随射线和射线产生的，当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变，同时就会伴随着辐射（没有衰变）。这时，放射性物质发出的射线中就会同时具有、和三种射线。
+
+
一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出、和三种射线（连续衰变）。
第二节
半衰期
放射性元素的原子核有板书发生衰变所需的时间
半衰期
①定义：
②衰变规律：
③影响因素：
由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
④半衰期的应用：
在地质和考古工作中，利用放射性元素衰变的半衰期来推断地层或文物年代等。
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
…
…
半衰期（τ）
11.4
7.6
3.8
1/2
1/4
1/8
m/m0
t /天
0
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。
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
第三节
核反应
核反应
衰变是原子核的自发变化，科学家更希望卫控制原子核的变化。
卢瑟福用α粒子轰击氮核
核反应
分叉情况表明，α粒子击中氮核后，生成一个新核，同时放出质子。新核的电量较大速度较慢，径迹短而粗；质子速度大，电量小，故径迹细而长。根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可以写出这个发现质子的核反应方程并得知新核放出质子后变成了氧核。
+
核反应
说明：
(1)核反应中质量数与电荷数守恒。
(2)核反应是原子核的变化，化学反应是核外电子的变化。
用α粒子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。
原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。——核反应
第四节
放射性同位素及其应用
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。
——利用γ射线具有很强的穿透性
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
放射性同位素及其应用
——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。
第五节
辐射与安全
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
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
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
经典例题
一静止的原子核X发生β衰变的方程为 ，假设其衰变释放的核能全部转化为Y核和e的动能，下列说法正确的是( )
A.Y核的动能小于e的动能 B.X核与Y核的中子数相同
C.Y核的动量与e的动量相同 D.该衰变与弱相互作用力无关
A
答案　A
解析 C.静止的原子核X发生β衰变，Y核的动量与e的动量大小相等、方向相反，故C错误；
A.由
及 可知，Y核的动能小于e的动能，故A正确；
B.由电荷数和质量数守恒可知
可得
即X核与Y核的中子数不同，故B错误；
D.该衰变与弱相互作用力有关，故D错误。
锝99m在医疗诊断中被广泛用作显像剂或示踪剂.质量为 m0 的锝99m经过12h 后剩余锝的质量为 m0/4 ，它的半衰期为( )
A.3 h
B.6 h
C.9 h
D.12 h
B
答案　B
解析 经历一次半衰期后，锝99m的质量变为原来的 ，题干中说明12h后的锝99m质量变为原来的 ，因此经历了两个半衰期，一次半衰期时长就是6h，因此选B.
医学治疗中常用放射性核113In素产生γ射线，而113In是由半衰期相对较长的113Sn衰变产生的。对于质量为m0的113Sn，经过时间 t 后剩余的113Sn质量为m，其 图线如图所示。从图中可以得到113Sn的半衰期为( )
A.67.3 d
B.101.0 d
C.115.1 d
D.124.9 d
C
当堂检测
答案　C
解析 题中给出的 图线是向下凹的曲线， 时对应的时间小于 ，且由数学知识知其与124.85 d相差不会太大，所以ABD错误，C正确。
苏联的切尔诺贝利核能发电厂由于核电站操纵员失误及压力管式石墨慢化沸水反应堆（RBMK）的设计缺陷发生严重泄漏及爆炸事故，事故导致31人当场死亡，上万人由于放射性物质远期影响而致命或重病，在被辐射污染的地区里，有许多小孩喝了被碘131（ ）污染的牛奶而患病，已知碘131是更加稳定的碘127的同位素，其半衰期为8天。下列说法正确的是( )
A.碘131的比结合能比碘127的大
B.200 g碘131经过24天后还有12.5 g未衰变
C.核反应堆利用石墨吸收中子，从而控制核反应的速度
D.核反应堆中可能发生的反应是
D
答案　D
解析 由题意知碘127比碘131稳定，可知碘127的比结合能比碘131的大，故A错误；根据 ，可知200 g碘131经过24天后还有25 g未衰变，故B错误；核反应堆利用镉棒吸收中子，从而控制核反应的速度，故C错误；根据质量数守恒和电荷数守恒可知核反应堆中可能发生的反应是，
本课小结
核力与结合能
核力与四种基本相互作用
核力的定义、特点
四种基本相互作用
结合能
质量亏损：质能方程 E=mc2
比结合能
核能的计算方法

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