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某种放射性元素的半衰期对少数原子核发生衰变有意义吗? 提示：没有。只对大量原子核有意义,对少数原子核没有意义, 某一个原子核何时发生衰变,是未知的。
一
二
一、对原子核的衰变的正确理解
1.衰变规律。 原子核衰变时,电荷数和质量数都守恒。 2.衰变方程的书写方法。
������ (1)α 衰变:������ X→������-2 Y+4 2 He。 ������ ������ (2)β 衰变:������ X→������+1 Y+0 e。 -1 ������-4
类型一
类型二
类型三
解析： (1)设 92 U 衰变为 82 Pb 经过x 次 α 衰变和 y 次 β 衰变。 由质量数和电荷数守恒可得 238=206+4x ① 92=82+2x-y ② 联立①②解得 x=8,y=6,即一共经过 8 次 α 衰变和 6 次 β 衰变。 (2)由于每发生一次 α 衰变质子数和中子数均减少 2,每发生一 次 β 衰变中子数减少 1,而质子数增加 1,故 82 Pb 较 92 U 质子数少10, 中子数少 22。
1 2
������ ������
������ ������
1 2
������ ������
若用 N 和 n 分别表示衰变前后的原子数,衰变公式又可写成 n=������ 。
2.半衰期是一个统计概念。 半衰期描述的是大量原子核的集体行为,个别原子核经过多长 时间衰变无法预测。对个别或极少数原子核,无半衰期而言。
(2)技巧:为了确定衰变次数,一般先由质量数的改变确定α衰变的 次数,这是因为β衰变的次数的多少对质量数没有影响,然后根据衰 变规律确定β衰变的次数。
������-������' ������-������'
一
二
二、半衰期
1.半衰期公式。 用 τ 表示某放射性元素的半衰期,衰变时间用 t 表示,如果原来的 质量为 m0,剩余的质量为 m,经过 个半衰期, 该元素的剩余质量变为m=m0
0 ������ ' 4 变成稳定的新元素 ������' Y, 则衰变方程为 ������ X→������ Y + ������ He + ������ e 2 ' -1 ������ ' �恒和质量数守恒可列方程 A=A'+4n,Z=Z'+2n-m,联立解得 n= 4 , ������ = 2 + ������′ − ������。
2
放射性元素的衰变
1.知道放射现象的实质是原子核的衰变。 2.掌握原子核的衰变规律及实质,能熟练写出衰变方程。 3.理解半衰期的概念及影响因素,会利用半衰期解决相关问题。
一
二
一、原子核的衰变 1.衰变:原子核放出α粒子或 β粒子,变成另一种原子核,这种变化 称为原子核的衰变。 2.衰变的种类和规律:
类型一
类型二
类型三
原子核衰变的实质
【例题1】 (多选)对天然放射现象,下列说法正确的是 ( ) A.α粒子带正电,所以α射线一定是从原子核中射出的 B.β粒子带负电,所以β粒子有可能是核外电子 C.γ射线是光子,所以γ射线有可能是原子发光产生的 D.α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的 解析：α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合在 一起形成一个氦核发射出来的,β衰变的实质是原子核内的一个中 子变成一个质子和电子,然后释放出电子,γ射线是伴随α射线和β射 线产生的,所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的。 答案：AD
0 4 (3)核反应方程为 92 U→206 82 Pb + 82 He + 6-1 e。 238 206 238
238
206
类型一
类型二
类型三
答案：(1)8 6 (2)10 22
0 206 4 (3)238 U → Pb + 8 He + 6 e 82 2 92 -1
题后反思衰变次数的判断方法: (1)衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒。 (2)每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2。 (3)每发生一次β衰变中子数减少1,质子数增加1。
一
二
3.衰变的实质:
衰变 α 衰变 类型 衰变 实质 β 衰变
2 个质子和 2 个中子结合成一 1 个中子转化为 1 个质子和 个整体射出 1 个电子 21 0n +
4 21 1 H→2 He 1 0 1 n → H+ e 1 1 0
一
二
二、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,叫作 这种元素的半衰期。 2.影响因素: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态和外部条件都没有关系。 3.特点:半衰期是大量原子核衰变的统计规律。
类型一
类型二
类型三
题后反思α射线、β射线和γ射线是由于原子核发生反应产生的,与 原子的变化无关。
类型一
类型二
类型三
原子核衰变规律的应用
【例题 2】
238 92
U 经一系列的衰变后变为
238 92
206 82
Pb。
(1)求一共经过几次 α 衰变和几次 β 衰变; (2)206 Pb 82 与 U 相比, 求质子数和中子数各少多少; (3)写出这一衰变过程的方程。 点拨：可依据衰变过程中质量数和电荷数守恒求解衰变次数,再 根据α衰变、β衰变的实质推算质子数、中子数的变化。
3.α 衰变和 β 衰变的实质。 (1)α 衰变:原子核中的两个质子和两个中子结合成一个 α 粒子
1 4 发射出来,即21 0 n + 21 H→2 He。 (2)β 衰变:原子核内的一个中子衰变成一个质子,同时放出一个 0 电子,即 0 n→1 H+ e。 1 -1 1
一
二
4.衰变次数的计算方法。 (1)方法:设放射性元素 ������ X 经过������次 α 衰变和������次 β 衰变后,
种类 α 衰变:放出 α 粒子的衰变 原子核 的衰变 β 衰变:放出 β 粒子的衰变
234 90
方程 例如:238 92 U → Th + 2 He → Pa + e
4
规律
例如:234 90 Th 234 0
91 -1
电荷数、质 量数守恒
γ 衰变:伴随 α 衰变和 β 衰变产生
一
二
原子核发生α衰变时,新核在元素周期表中的位置发生怎样的变 化? 提示：发生α衰变后,新核的电荷数减少2,在元素周期表上的位 置前移两位。
