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。
放射性元素的自然衰变过程
放射性元素是指具有较高的电离能力，并且具有放射性的化学元素。这些元素的原子核具有较大的不稳定性，会不断地发生自发的核裂变，释放出大量的能量和射线，从而使原子核变得稳定。这种过程就是自然衰变过程。
自然衰变过程分为三种：α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核内爆发出带正电荷的α粒子（两个质子和两个中子的组合体），释放出质子和能量。这种衰变会使原子的原子序数减少2，即原子的种类发生变化。
β衰变是指原子核内爆发出带负电荷的β粒子（电子或者反电子），同时释放出中子。这种衰变会使原子的原子序数增加1或减少1，即原子的种类发生变化。
γ衰变是指原子核内释放出高能的γ射线（电磁波），原子核的种类不变，只是能量减少而已。
自然衰变是放射性元素不断衰变，最终变成稳定元素的过程。每种放射性元素都有特定的衰变常数，表示其在单位时间内衰变的概率。在自然界中，大多数放数性元素的半衰期都非常短，有的甚至只有几秒钟或者几分钟。但也有一些放射性元素的半衰期非常长，有的甚至达到数百万年或者数千万年。
自然衰变过程是一个自发的过程，不能被人为控制。但是，放射性元素在医学、农业、工业等领域都有重要的应用。为了更好地利用放射性元素，人们可以通过控制其衰变速率来提高其应用效率。例如，在医学应用中，可以通过使用放射性同位素来治疗癌症；在农业应用中，可以通过使用放射性同位素来促进作物生长；在工业应用中，可以通过使用放射性同位素来测量物体的厚度或者密度等。
不过，放射性元素也有一定的危险性，因为它们会释放出射线和能量，对人体和环境造成一定的伤害。所以，在使用放射性元素时，一定要注意安全，避免不必要的危险。
