化学元素的放射性衰变过程
放射性衰变是一种放射性核反应，是指原子核内部发生变化之后放出不稳定的高能粒子或高能电磁波，使得原子核的能量和质量发生改变的过程。在化学元素中，很多元素都具有不同程度的放射性，这种放射性的来源大多来自于放射性同位素，它们会随着时间的推移逐渐发生衰变，释放出能量和辐射，同时转化为另一个元素，从而导致放射性衰变。
放射性衰变的过程中，放射性同位素会经历α衰变、β衰变以及γ衰变三种主要类型的衰变。 α衰变是指同位素从原子核中释放出一个包含两个质子和两个中子的氦核，转化成另一个元素。β衰变则是指同位素核内部的一个中子或质子被转化为一个质子或中子，释放出一个β粒子（电子或正电子），同样转化为另一个元素。 γ衰变则是指核内部的能量被释放为一束光子，同时也会引起原子核的跃迁，也会导致元素的转化。
同位素衰变的速率可以用半衰期来衡量。半衰期是指在同位素的放射性衰变过程中，只剩下半数同位素的时间。半衰期很重要，因为它对于医学、科学和环境保护方面的应用都具有极其重要的意义。比如，应用半衰期可以计算出医学上药物残留物的消失时间、评估核工业废物的处理方案、估计环境污染物的沉降时间等等。因此，半衰期的研究对于我们理解放射性同位素的物理性质和应用价值具有广泛而深刻的启示。
放射性衰变同位素广泛存在于自然界中，如钾、铀、钍等自然放射性元素。也有一部分放射性同位素是通过人的活动而产生的，如放射性核素的核爆炸、太阳能利用、医疗辐射等。放射性元素及其同位素的衰变和应用是放射化学的重要内容之一。
从放射性半衰期的角度看，放射性同位素可分为短寿命和长寿命两类。短寿命放射性同位素寿命较短，常称为短寿命放射性核素，如甲烷中的碳-11，具有20.4分钟的半衰期。长寿命放射性同位素寿命较长，这样的同位素将长时间存在于自然界中，常称为长寿命放射性核素，如铀-235，半衰期约为7.04亿年。
放射性同位素衰变会导致放射性元素的变化，这种变化涵盖了原子核形态和化学性质。在一些情况下，新元素将具有化学上新的性质，这样的新元素称为同位素。即使对于它们来说，核壳层结构和电子云都是相似的，产生的同位素仍然可能有着不同的质量数和不同的化学性质。
1 原子核的组成 天然放射性元素的衰变
一、天然放射现象
1、1896年，法国物理学家贝克勒耳发现天然放射现象。物质发射射线的性质叫做放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素。能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。例：铀或含铀的矿物质，钋、镭等都是天然放射性物质。
注意：
①天然放射性并不是少数元素才具有的，原子序数大于或等于83的天然元素都具有放射性，原子序数小于83的天然元素，也有一些具有放射性。例：Na2411， P3015等。
②天然放射性现象的发现，打开了人们认识原子核内部世界的窗口，它不仅使人类认识到原子核也是具有结构的，而且告诉人们原子核可以自发地转变为另一种原子核。
2、三种射线的本质和特性：
注意：
①当放射性物质连续发生衰变时，各种原子核中有的放射α射线，有的放射β射线，同时伴随γ射线，这时在放射性中就会同时有α、β、γ三种射线。
②α、β、γ粒子都是从原子核里放射出来的，但不能认为这三种粒子就是原子核的组成部分。
二、原子核的人工转变
1、质子的发现：
卢瑟福在1919年夏，他总结了α粒子与氮原子的碰撞现象，对氮原子核的人工转变作了无可置疑的结论。其核反应方程是：HOHeN1117842147
2、中子的发现： 名称 实质 射出速度 电离作用 穿透本领 云室中径迹
α射线 高速氦核流 c101 较强 小纸片即
可挡住 直而粗
β射线 高速电子流 c10099 较弱 较强(穿透几毫
米厚的铝板) 细而弯曲
γ射线 高能光子流 c 更小 强(穿透几厘米厚的铅板) 一般看不到
2 1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把这种粒子叫中子。查德威克运用了能量和动量守恒定律，科学地分析了实验结果，终于发现了中子。发现中子的核反应方程是：nCHeBe101264294
3、原子核的组成：
原子核由质子和中子组成，质子和中子统称核子，质子带一个单位的正电荷，中子不带电，质子和中子的质量几乎相等，都等于一个质量单位，所以原子核的电荷数就等于它的质子数，原子核的质量数就等于它的质子数和中子数之和。具有相同质子数的原子，它们核外的电子数也相同，因而有相同的化学性质，属于同一种元素，但它们的中子数可以是不同的，这些具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称为同位素。
三大衰变系αβ射线情况
α衰变是指放射性原子核中的α粒子的自发放射。在α衰变过程中，原子核发射出两个中子和两个质子构成的α粒子，由此原子核的质量数减少4，原子序数减少2、例如，铀（U-238）经过一系列α衰变逐步转变成镭（Ra-226）和旧金山（Rn-222）。α衰变是原子核中质子和中子的重新组合过程，因此它改变了原子核内部的结构。
β衰变是指放射性原子核中的一种衰变粒子为β粒子的自发放射。β粒子是高速电子或正电子，其质量数为零、电荷数分别为负一和正一、在β衰变过程中，原子核内的中子或质子转化成相对应的质子或中子，并放射出一个β粒子。质子转化为中子时，放射负电荷的β粒子，电子（e-）；中子转化为质子时，放射正电荷的β粒子，正电子（e+）。β衰变可以将一个原子核中的质子或中子转化成不同的粒子，因此它改变了原子核内部的化学特性。
γ衰变是指放射性核发射出γ射线的过程。γ射线是一种高能的电磁辐射，它的能量很高，一般在几兆电子伏特（MeV）到几百兆电子伏特（GeV）之间。γ衰变往往是α衰变或β衰变后残余核稳定化所伴随的过程。在α衰变或β衰变之后，放射性核会处于一种能量较高的激发态，通过放射γ辐射来释放能量并回到基态。γ射线的发射并不改变原子核的质量数或原子序数，所以γ衰变不会改变原子核的化学特性。
总的来说，α衰变、β衰变和γ衰变是放射性元素发生衰变的三种主要方式。α衰变涉及到原子核粒子的重新组合，质量数减少4，原子序数减少2；β衰变涉及到质子和中子的转化，改变了原子核的化学特性；γ衰变是由于α衰变或β衰变后残余核的激发态释放能量所伴随的。这三种衰变方式在放射性元素的自然衰变过程中起着非常重要的作用。
1 Z Z－2 2
19.2 放射性元素的衰变
学习目标
1．知道α和β衰变的规律及实质。
2．理解半衰期的概念。
3．会利用半衰期进行简单的运算。
重点：1．原子核衰变的规律及实质。
2．半衰期的概念及影响因素。
难点：1．衰变的实质。
2．半衰期的概念。
知识点一、原子核的衰变
1．定义：原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。 我们把这种变化称为原子核的衰变。
2．衰变类型：一种是α衰变，另一种是β衰变，而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。
3．衰变过程：（1）α衰变规律：AX―→A－4Y＋4He。
（2）β衰变规律：AX―→ AY＋ 0e。 Z Z＋1 －1
4．衰变方程式遵守的规律：
（1）遵守三个守恒：①质量数守恒；②核电荷数守恒；③动量守恒。
（2）任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有α放射性又有β放射性（伴随的γ射线除外）。
5．对α衰变和β衰变的实质的正确理解
（1）原子核的衰变：原子核放出α粒子或β粒子后就变成了新的原子核，我们把这种变化称为原子核的 衰变。α粒子、β粒子及γ射线都是从原子核里发射出来的，但不能认为原子核是由这些粒子组成的，原子核 2
是由质子和中子组成的。
（2）α衰变的实质：21n＋21H―→4He，是原子核中的 2 个质子和 2 个中子结合在一起发射出来的。 0 1 2
（3）β衰变的实质：1n―→1H＋ 0e，是原子核内的一个中子变成一个质子和电子，从而放出高速电子 0 1 －1
流。原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。当核内的中子转化为质子时同时
要产生一个电子。这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。β粒子用 0e 或 0p 表示。钍 234 核的衰变方
－1 －1
程式：234Th―→234Pa+ 0e。可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。
