放射性元素的衰变
放射性元素的衰变 课件
放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的 因素决定的，跟原子所处的状态和外部条件 没有关系。例如，一种放射性元素，不管是 以单质的形式存在，还是与其它元素形成化 合物，或者对它施加压力、提高温度。都不 能改变它的半衰期。这是因为压力、温度、 或与其它元素的化合等，都不会影响原子核 的结构。
1、衰变 原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变
23892U→23490Th+42He
4、衰变方程式遵守的规律： （1）质量数守恒 （2）核电荷数守恒
α衰变规律：AZX→A-4Z-2Y+42He
基本粒子的衰变
原子发生衰变
粒子发生α衰变
在α衰变中，新核的质量数与原来的核 的质量数有什么关系？相对于原来的核在周 期表中的位置，新核在周期表中的位置应当 向前移还是向后移？要移动几位？你能概括 出α衰变的质量数，核电荷数变化的一般规 律吗？
放射性元素的衰变
一、原子核的衰变
1、衰变 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、实质：
真实的将一种物质变成另一种物质，原 来就是原子核的衰变。
3、α衰变
铀238核放出一个α粒子后，核的质量数 减少4，核电荷数减少2，变成新核-----钍234 核。那这种放出α粒子的衰变叫做α衰变。 用衰变方程式来表示：
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。
真实的将一种物质变成另一种物质，原 来就是原子核的衰变。
2、α衰变 放出α粒子的衰变叫做α衰变。
3、β衰变 当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电
子 10n→11H＋0-1e 这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。 β衰变的实质是核内少了一个中子，却增加了
放射性元素的衰变(ppt)
天然放射性元素的原子核发出的射线 可使照相底片感光
铅盒
照相底片 射 线
放 射 源
天然放射现象
放射性型物质发出的射线有三种：
二、三种射线
阅读课文填写表格：
射线
射线
射线
成分
氦原子核
高速 电子流 高能量 电磁波
速度
1/10光 速
接近光 速
光速
贯穿能力 电离能力
弱
很容易
较强
较弱
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。
2.衰变原则： 质量数守恒，电荷数守恒。
U238在 衰变时产生的钍234也具有 放射性，放出 离子后变为（镤）Th234， 上述的过程可以用下面的衰变方程表示：
U 238
234 90
Th
＋
4 2
He
234 91
Pa
＋
人们认识原子 核的结构就是 从天然放射性 开始的。
一、天然放射现象
法国物理学家贝克勒尔 1、放射性：物质发射射线的性质称为放射性．
2、放射性元素：具有发射性的元素称为放射性元 素．
3、天然放射现象：元素这种自发的放出射线的现 象叫做天然放射现象．
天然放射现象
放射性不是少数几种元素才有的，研究 发现，原子序数大于或等于83的所有元素， 都能自发的放出射线，原子序数小于83的 元素，有的也具有放射性．
1．半衰期：半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的 时间用T表示。
注意： (1)每种放射性元素都有一定的半衰期，不同元素半衰期不同。 (2)半衰期由核内部本身的因素决定，而跟原子所处的物理状态 或化学状态无关。 (3)半衰期是一个宏观统计规律，只对大量的原子核才适用，对 少数原子核是不适用的． 2．半衰期公式：N=N0（1/2）t/T 或 m=m0（1/2）t/T 说明式中各量的意义
放射性元素的衰变
要点一、原子核的衰变半衰期（一）原子核的衰变1．定义：原子核自发地放出α粒子或β粒子，而变成另一种原子核的变化。
2．衰变类型(1)α衰变：原子核放出α粒子的衰变．进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2，238 92U 的α衰变方程：238 92U→234 90Th＋42He。
(2)β衰变：原子核放出β粒子的衰变．进行β衰变时，质量数不变，电荷数加1，234 90Th 的β衰变方程：234 90Th→234 91Pa＋0－1e。
3．衰变规律：电荷数守恒，质量数守恒。
（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的时间。
2．特点：(1)不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大。
(2)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没有关系。
3．适用条件：半衰期描述的是统计规律，不适用于少数原子核的衰变。
要点二、核反应放射性同位素及其应用（一）核反应1．定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或者发生状态变化的过程．2．原子核的人工转变：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，核反应方程14 7N＋42He→178O＋11H. 3．遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒．（二）放射性同位素及其应用1．放射性同位素：具有放射性的同位素．2．应用：(1)射线测厚仪：工业部门使用放射性同位素发出的射线来测厚度．(2)放射治疗．(3)培优、保鲜．(4)示踪原子：一种元素的各种同位素具有相同的化学性质，用放射性同位素代替非放射性的同位素后可以探测出原子到达的位置．（三）辐射与安全1．人类一直生活在放射性的环境中．2．过量的射线对人体组织有破坏作用．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水源、空气、用具等的污染．要点突破一：衰变半衰期(1)方法：设放射性元素A Z X 经过n 次α衰变和m 次β衰变后，变成稳定的新元素A ′Z ′Y ，则衰变方程为：A ZX →A ′Z ′Y ＋n 42He ＋m 0－1e根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程：A ＝A ′＋4n ，Z ＝Z ′＋2n －m以上两式联立解得：n ＝A －A ′4，m ＝A －A ′2＋Z ′－Z由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组。
放射性元素的衰变(课件)
实验现象：
这些射线到底是什么呢？
经实验发现射线在电场中做如下偏转
实验分析表明：
射线
射线一般看不到。
射线
a射线在云室中的径迹：直而粗 原因：a粒子质量大，不易改变方向，电离 本领大，沿涂产生的粒子多
ß射线在云室中的径迹：比较细，而且常 常弯曲 原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变 方向，电离本领小，沿途产生的离子少
示，由图可以知（ BD ）
A.该核发生的α衰变
B.该核发生的β衰变
ab
C.磁场方向一定垂直纸面向里
D.磁场方向向里还是向外不能判定
高考题回顾：
1．图中P为放在匀强电场中的天然放射源， 其放出的射线 在电 场的作用下分成a、b、c 三束，以下判断正确的是
A．a为α射线、b为β射线 B．a为β射线、b为γ射线 C．b为γ射线、C为α射线 D．b为α射线、C为γ射线
（2）使照相底片感光。 （3）使荧光物质产生荧光。
2、仪器： （1）威尔逊云室：
照相机
透明盖
构造：如图。
原理：
饱和汽 放 射 源
在云室内加酒精，使室内
活塞
充满饱和气。然后使活塞
迅速下移一段距离，使酒精处于过饱和状态，这时若
有能量较高的粒子飞过，使沿途的气体分子电离，过
饱和汽便以这些离子为核心凝成一条雾迹。
E F G H
另一系列衰变如下： P Q R S
已知P和F是同位素，则（ B ）
A.Q和G是同位素，R和H是同位素 B.R和E是同位素，S和F是同位素 C.R和G是同位素，S和H是同位素 D.Q和E是同位素，R和F是同位素
五、应用
1、 人们利用地壳岩石中存在的微量的放 射性元素的衰变规律，测定地球的年龄 为46亿年。地壳有一部漫长的演变历史， 一部不断变化、不断发展的历史。
放射性元素的衰变 课件
能级跃迁,放出γ光子。
②γ射线是伴随着α射线和β射线产生的,γ辐射并不能独立发生,所
以,只要有γ射线必有α衰变或β衰变发生。
③γ粒子不是带电粒子,因此γ射线并不影响原子核的核电荷数,故
γ射线不会改变元素在周期表中的位置。
特别提醒(1)衰变方程的书写:衰变方程用“→”表示,而不用“=”表
示。
(2)衰变方程表示的变化:衰变方程表示的是原子核的变化,而不
放射性元素的衰变
一、原子核的衰变
1.衰变的定义是什么?
答案:原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的过程。
2.衰变有几种类型?写出其衰变规律。
-4
答案:(1)α 衰变: X→-2 Y+42 He(新核的质量数减少 4,电荷数减
少 2)。
(2)β 衰变: X→+1
Y+-1 0 e(新核的质量数不变,电荷数增加 1)。
)
222
A.目前地壳中的 86 Rn 主要来自于其他放射性元素的衰变
222
B.在地球形成的初期,地壳中元素 86 Rn 的含量足够高
218
222
C.当衰变产物 84 Po 积累到一定量以后,218
84 Po 的增加会减慢
Rn 的衰变进程
D.222
86 Rn 主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它
(2)当原子核发生β衰变时,新核的核电荷数相对于原来增加了1个。
新核在元素周期表中的位置向后移动了1个位次。
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
-4
(1)α 衰变: X→-2 Y+42 He(新核的质量数减少 4,电荷数减少 2)。
放射性元素衰变及其均衡原理
放射性元素衰变及其均衡原理放射性元素是指具有不稳定原子核的元素，它们会通过自发核变反应释放粒子或电磁辐射，转变为其他元素。
这种转变过程被称为衰变。
放射性元素的衰变是一种自然现象，也是地球上许多自然现象和技术应用中不可或缺的物理过程之一。
了解放射性元素的衰变过程及其均衡原理对于理解地质演化、放射性同位素应用、核电能以及核医学等具有重要意义。
放射性元素衰变是由于不稳定原子核中所含粒子的数量与能量之间的不平衡导致的。
原子核中含有质子和中子，靠着相互作用，保持着相对稳定的状态。
然而，有些原子核的结构并不稳定，它们的质子和中子的组合并不是最稳定的，这就导致了放射性衰变的发生。
放射性衰变主要包括α衰变、β衰变和γ衰变三种形式。
α衰变是指放射性核素释放出α粒子的过程。
α粒子由两个质子和两个中子组成，它的电荷为+2，质量为4。
当原子核释放出一个α粒子后，质子数和中子数都会减少，原子核的质量数减少4，这就是α衰变的过程。
β衰变是指原子核释放出β粒子的过程。
β粒子可以是一个电子（β负衰变）或一个正电子（β正衰变）。
在β负衰变过程中，一个中子在原子核内变成一个质子，释放出一个电子和一个反中微子。
而在β正衰变过程中，一个质子在原子核内变成一个中子，释放出一个正电子和一个电子中微子。
γ衰变是指放射性核素释放出γ光子的过程。
γ光子是高能量的光子，与X射线类似，但更具穿透力。
放射性衰变的过程中，放射性核素会逐渐转变为稳定的同位素。
此过程遵循指数衰减规律，即放射性核素的衰变速率与其当前数量成正比。
每个放射性核素都有固定的半衰期，即为核素衰变到一半所需的时间。
半衰期越短，放射性核素越不稳定，衰变速度越快。
半衰期与原子核结构和放射性核素的性质有关。
放射性元素衰变的均衡原理基于放射性元素的稳定性和衰变速率之间的平衡。
在自然界中，不同放射性核素的含量是平衡的，其衰变速率与生成速率相等。
生成速率是由其他方式产生的核素数量，例如宇宙线和核反应等。
高中物理19.2放射性元素的衰变
2
1 n m ( ) 0 m 1.17 1.17 余 2 根据题意有 ,即 206 1 m 1 1 m0 1 ( ) n 238 2
元素的半衰期反映的是原子核内部的性质，与 原子所处的化学状态和外部条件无关 .一种元素的半衰期与这 种元素是以单质形式存在还是以化合物形式存在无关，对它 加压或增温也不会改变该元素的半衰期.
【典例2】目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装 饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有
一、衰变的实质及其次数计算
(1)为了确定衰变次数,一般是由质量数的改变先
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.
(2)再根据衰变规律确定β衰变的次数.
【典例1】23892U核经一系列的衰变后变为20682Pb核，问：
(1)一共经过几次α 衰变和几次β 衰变？
些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，
而氡会发生放射性衰变，放射出α 、β 、γ 射线，这些射线 会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射 性知识可知，下列说法正确的是( )
A.氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定 剩下一个原子核了 B.把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素衰 变的速度 C.放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所 需要的时间越短，衰变速度越大 D.降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，
238的半衰期是4.5×109年，求矿石的年龄.
【解题指导】解答该题应注意以下两点 (1)半衰期公式中m余、m0及衰变掉的原子核的质量(m0-m余)之 间的关系. (2)衰变掉的原子核与新产生的新核质量之间的比例关系，每 衰变掉一个原子核，就会产生一个新核，它们之间的质量之
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【解析】 本题主要考查对衰变规律的应用和计算能力．
解法一：由于 β 衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数 的减少确定 α 衰变的次数，因为每进行一次 α 衰变，质量数减 4，所 以 α 衰变的次数为：x＝232－4 208次＝6 次
再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断 β 衰变的次数.6 次 α 衰变，电荷数减少 2×6＝12 个，而每进行一次 β 衰变，电荷数增加 1，所以 β 衰变的次数为：y＝[12－(90－82)]次＝4 次．
3．影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的， 跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物) 无关．
4．适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规 律的总结，对少量的原子核的衰变，上述规律不成立，比如有两个镭 226 原子核，不是经过一个半衰期就应该有一个发生衰变，这两个原 子核何时衰变就是不可预测的．
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 (1)α 衰变：AZX→AZ－－24Y＋42He (2)β 衰变：AZX→Z＋A1Y＋－01e
3．衰变方程的书写特点 (1)核衰变过程一般是不可逆的，所以核衰变方程只能用箭头，不 能用等号．
(2)核衰变的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒而 杜撰出不符合实际的生成物来书写核反应方程．
【方法归纳】
应用半衰期公式
m＝m021
t T
计算．
2．半衰期公式 根据半衰期的定义，原子核的数目半数发生衰变所用的时间叫做 该元素的一个半衰期．所以可推测出如下公式：剩余的数目是原来数 目的几分之几或剩余的这种元素的质量是原来的几分之几．
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2放射性元素的衰变
[目标定位] 1.知道什么是原子核的衰变.2.知道α衰变和β衰变的规律及实质，并能熟练写出衰变方程.3.理解半衰期的概念，学会利用半衰期解决相关问题．
一、原子核的衰变
原子核放出α粒子或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．原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．
二、α衰变：
原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2.U的α衰变方程为
U→Th＋He．
三、β衰变：
原子核进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1，Th的β衰变方程为
Th→Pa＋e．
四、半衰期
1．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．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没有关系．
一、原子核的衰变
1．原子核放出α粒子或β粒子后，变成另一种原子核，这种现象称为原子核的衰变．
2．α衰变：X―→Y＋He
原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2.
α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．
3．β衰变：X―→Y＋e
原子核进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1.
β衰变的实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：n―→H＋e.
4．衰变规律：
衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．
5．γ射线是在发生α或β衰变过程中伴随而生，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置．
6．确定衰变次数的方法
设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Y，则衰变方程为
X―→Y＋n He＋m e.
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程
A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.
例1 原子核92U经放射性衰变①变为原子核90Th，继而经放射性衰变②变为原子核91Pa，再经放射性衰变③变为原子核92U.放射性衰变①、②和③依次为( )
A．α衰变、β衰变和β衰变 B．β衰变、α衰变和β衰变
C．β衰变、β衰变和α衰变 D．α衰变、β衰变和α衰变
答案A
解析根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点，92U核与90Th核
比较可知，衰变①的另一产物为He，所以衰变①为α衰变，选项B、C错误；
91Pa核与92U核比较可知，衰变③的另一产物为e，所以衰变③为β衰变，选项A正确、D错误．
例2 U核经一系列的衰变后变为Pb核，问：
(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？
(2)Pb与U相比，质子数和中子数各少了多少？
(3)综合写出这一衰变过程的方程．
答案(1)8次α衰变，6次β衰变(2)10个；22个
(3)见解析
解析(1)设U衰变为Pb经过x次α衰变和y次β衰变，由质量数守恒和电荷数守恒可得
238＝206＋4x①
92＝82＋2x－y②
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衰变中子数少1，而质子数增加1，故Pb较U质子数少10，中子数少22.
(3)核反应方程为U→Pb＋8He＋6e.
借题发挥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.
针对训练1 U经过m次α衰变和n次β衰变，变成Pb，则( )
A．m＝7，n＝3 B．m＝7，n＝4
C．m＝14，n＝9 D．m＝14，n＝18
答案B
解析根据题意有：235－4m＝207，92－2m＋n＝82，解两式得m＝7，n＝4，选项B正确．
二、对半衰期的理解
1．对半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰变快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰变速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差别很大．
2．半衰期公式
N余＝N原，m余＝m0
式中N原、m0表示衰变前的原子数和质量，N余、m余表示衰变后的尚未发生衰变的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期．
3．适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定其何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核．
例3 碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰期为8天．
(1)碘131核的衰变方程：I―→________(衰变后的元素用X表示)．
(2)经过________天75 %的碘131核发生了衰变．
答案(1)X＋e (2)16
解析(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：I―→X＋e.(2)每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余，即有75 %发生衰变，即经过的时间为16天．
针对训练2 放射性元素(Rn)经α衰变成为钋(Po)，半衰期约为3.8天；但勘测表明，经过漫长的地质年代后，目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素Rn 的矿石，其原因是( )
A．目前地壳中的Rn主要来自于其他放射性元素的衰变
B．在地球形成的初期，地壳中元素Rn的含量足够高
C．当衰变产物Po积累到一定量以后，Po的增加会减慢Rn的衰变进程
D.Rn主要存在于地球深处的矿石中，温度和压力改变了它的半衰期
答案A
解析元素半衰期的长短由原子核自身因素决定，一般与原子所处的物理、化学状态以及周围环境、温度无关，C、D错；即使元素氡的含量足够高，经过漫长的地质年代，地壳中也几乎没有氡了，一定是来自于其他放射性元素的衰变，故A 对、B错．。