放射性元素的衰变
放射性元素的衰变
U→ Th+ He
234 90
2．β衰变 (演示 ． 衰变 演示) 演示 放射性元素的原子核放出β粒子的衰变叫 放射性元素的原子核放出 粒子的衰变叫β 粒子的衰变叫 衰变，其规律为： 衰变，其规律为：
M Z
X→ Y + e
M Z+1 0 −1
234 91 0 −1
衰变后的新核质量不变，正电荷数比原来加 衰变后的新核质量不变， 1，它在元素周期表内的位置向后移一位。 ，它在元素周期表内的位置向后移一位。 如：
1∶3 ∶
mRn 222×1 37 = = mPo 218× 3 109
5．完成下列衰变方程，并注意它属于何种 ．完成下列衰变方程， 反应： 反应： (1) (2) (3) → → → ＋ ＋ ＋ ，属于 ，属于 ；属于 衰变； 衰变； 衰变； 衰变； 衰变。 衰变。
二、半衰期 1．半衰期的概念： ．半衰期的概念： 放射性元素的原子核有半数发生了衰变需 要的时间T叫半衰期 叫半衰期。 要的时间 叫半衰期。设放射性物质的原有质 量为m 量为 o，则： 经过一个半衰期( 其剩余的质量为 其剩余的质量为： 经过一个半衰期 T )其剩余的质量为：
1 1 m0 = m0 n=1 2 2 又经过一个半衰期(T)其剩余质量为 其剩余质量为： 又经过一个半衰期 其剩余质量为：
234 90
Th→ Pa+ e
3．γ衰变 (演示 ． 衰变 演示 演示)
原子核的能量也跟原子的能量一样， 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， 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。 着能级，同样是能级越低越稳定。 放射性的原子核在发生α衰变、 衰变时 衰变时， 放射性的原子核在发生 衰变、β衰变时，住往蕴 衰变 藏在核内的能量会释放出来， 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γ光子的形式辐射 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 射线经常是伴随α射线和 射线产生的 射线产生的， 出来，因此，γ射线经常是伴随 射线和 β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α衰 当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生 衰 有的发生β衰变 同时就会伴随着γ辐射 这时， 衰变， 辐射。 变，有的发生 衰变，同时就会伴随着 辐射。这时， 放射性物质发出的射线中就会同时具有α、 和 三种射 放射性物质发出的射线中就会同时具有 、β和γ三种射 线。
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。
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(3)综合写出这一衰变过程的方程. 解析 衰变方程为 23982U→20862Pb＋842He＋6－01e. 答案 23982U→20862Pb＋842He＋6－01e
二、对半衰期的理解及有关计算
例2 氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成 辐射损伤，它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一.其衰变方程 是22826Rn→21884Po＋________.已知 22826Rn的 半 衰 期 约 为 3.8 天 ， 则 约 经 过 ________天，16 g的 22826Rn 衰变后还剩1 g.
238＝206ห้องสมุดไป่ตู้4x
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.
答案 8 6
(2) 20862Pb与 23982U 相比，质子数和中子数各少了多少？
解析 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20862Pb 较23982U 质子数少10，中子数少22. 答案 10个 22个
答案 放射性元素衰变的快慢由原子核内部因素决定.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；不能通过增 大压强或提高温度的方法加快某种放射性元素的衰变速度，也不能通过 物理或化学的方法减缓放射性元素的衰变速度.
对半衰期的理解： (1)半衰期：放射性元素的原子核有半数 发生衰变所需的时间.不同的放射性 元素，半衰期不同. (2)注意以下两点： ①对于同一种元素，其半衰期是 一定 的，无论是加温、加压，或是处于单 质、化合物状态均不影响元素的半衰期，但不同元素的半衰期不同， 有 的 差别很大. ②半衰期是一种 统计 规律.对于 大量 的原子核发生衰变才具有实际意 义，而对于少量的原子核发生衰变，该统计规律不再适用.
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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。
2放射性元素的衰变
②核电荷数=原子序数，在α衰变中电荷数减少2， 所以往前挪动2位。
③原子核衰变时电荷数和质量数都守恒
2、β衰变: 原子核放出β粒子的衰变
23892U在衰变时产生的23490Th也具有放射性，它能 放出在原子里一个β粒子而变为23491Pa(璞)。由于电子 的质量比核子的质量小得多，因此，我们可以认为电 子的质量数为0、电荷数为-1，可以把电子表示为0-1e。 这样，原子核放出一个电子后，因为其衰变前后电荷
自然界中的碳主要是12C.也有少量14C。14C是高层大气中的12C原子核在 太阳射来的高能粒子流的作用下产生的。14C具有放射性，能够自发地进行 β衰变，变成氮、半期为5730年。14C原子不断产生又不断衰变，达到动态 平衡，因此它在大气中的含量相当稳定，大约每1012个碳原子中有一个14C。 活的植物通过光合作用和呼吸作用与环境交換碳元素，体内14C的比例与大 气中的相同。植物枯死后。遗体内的14C仍在衰变，不断减少，但是不能得 到补充。因此。根据故射性强度减小的情况就可以推算植物死亡的时间。
衰变是微观世界里原子核的行为，而微观世界 规律的特征之一在于“单个的微观事件是不可预 的＂，即对于一个特定的氧原子，我们只知道它发 生衰变的概率，而不知道它将何时发生衰变。
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？
一、原子核的衰变
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。
点石成金
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。
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
放射性元素的衰变 课件
【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．