人教版高中物理选修3-5课件第2节放射性元素的衰变

2．关于天然放射现象，叙述正确的是(
)
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少
B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强， α射线的电离能力最强
D．铀核(
)衰变为铅核(
206 82
Pb)的过程中，要经过8
283 U ) 次α衰变和10次β 衰变 92
2．公式 N余＝N原 t/T
1 2
m余＝m原 t/T
1 2
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数或 质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素 的原子数或质量，t表示衰变时间，T表示半衰期． 点评：半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因 素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度、环境) 或化学状态(如单质、化合物)无关．半衰期是大量原子 核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法 预测，对个别或极少数原子核，无半衰期可言．
1．原子核的衰变
(1)原子核的衰变：原子核放出α粒子或β粒子，由于 ________变了，它在周期表中的位置变了，变成另一种 __________．这种变化称为原子核的________． (2)衰变规律：原子核衰变时，衰变前后的电荷数和质量数 都________． α衰变：质量数减少4，电荷数减少2，衰变方程为： Z X 4 4 ______＋ 2 典型的衰变方程： 238 . He →234 92U― 90Th＋2He β衰变：质量数不变，电荷数增加1，衰变方程为： Z X 0 234 234 0 ________＋典型衰变方程 . －1e Th ―→ Pa ＋ －1e 90 91 答案：(1)核电荷数 原子核 衰变 (2)守恒
每一种药物的半衰期各不一样，即使是同一种药物对于不 同的个体其半衰期也不完全一样．成人、儿童、老人、孕妇、 健康人与病人，药物半衰期也会有所不同．通常所指的药物半 衰期是一个平均数．肝肾功能不全的病人，药物消除速度慢， 半衰期便会相对延长．如仍按原规定给药，有引起中毒的危险， 这点必须特别注意．
根据半衰期的长短给药，可以保证血药浓度维持在最适宜 的治疗浓度而又不致引起毒性反应．常用的适宜方案是首次给 以全负荷剂量，然后根据药物半衰期间隔一定时间，再给以首 次剂量的一半．例如磺胺嘧啶1克能在血中产生有效浓度，其 半衰期为17小时，因此适宜方案是每日服两次，首剂2克，以 后一次1克．
A 0 β衰变 A X → Y ＋ e ＋ －1. Z Z 1 注：(1)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程 中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出核能． (2)当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有 的发生β衰变，同时伴有γ射线，这时可连续放出三种射线． (3)核反应过程一般是不可逆的，所以核反应方程只能用单向 箭头表示反应方向，不能用等号连接．
衰变不是同一概念．
变式迁移
2．某放射性元素原为8 g，经6天时间已有6 g发生了
衰变，此后它再衰变1 g，还需要几天？ 解析：8 g放射性元素已衰变了6 g，还有2 g没有衰变，
现在要求在2 g的基础上再衰变1 g，即再衰变一半，故找
出元素衰变的半衰期就可得结论． 由半衰期公式 m＝m0 得：8－6＝8× ＝2， ， ，
即放射性元素从8 g变为6 g余下2 g需要2个半衰期． 因为t＝6天，所以T＝ ＝3天，即半衰期是3天，
而余下的2 g衰变1 g需1个半衰期T＝3天．
故此后它再衰变1 g还需3天．
答案：3天
点评：分析有关放射性元素的衰变数量和时间问题
时，正确理解半衰期的概念，灵活运用有关公式进行分 析和计算是解决问题的关键．
二、半衰期 放射性元素具有一定的衰变速率，例如氡222经α衰 变后变成钋218，发现经过3.8天后，有一半氡发生了衰 变，再经过3.8天后，只剩下四分之一的氡，再经3.8天
后，剩下的氡为原来的八分之一；镭226变为氡222的半
衰期是1620年．不同元素的半衰期是不一样的． 1．定义 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．
A A
(3)α、β衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个 中子和2个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从 较大的原子核中抛射出来，这就是放射元素的________ 现象；原子核里虽没有电子，但核内的________可转化 成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是 ________． (4)γ射线产生的本质：原子核的能量只能取一系列不 连续数值，当原子核发生α衰变、β衰变后，新核往往处 于高能级．这时它要向________跃迁辐射光子．
答案：(3)α衰变 中子 β衰变 (4)低能级
2．半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变________叫半衰期， 它是大量原子核衰变的________． (1)公式：某放射性元素的半衰期为T，衰变时间为t，则放 射性元素经过t/T个半衰期时未发生衰变的原子核个数N和原有 原子核个数N0间的关系为：N＝________，对应的质量关系有 m＝________. (2)半衰期由原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的 物理状态和________无关，衰变发生在原子核的内部，所以与 ________、压力及存在形式均无关． 答案：所用时间 统计结果 (2)化学状态 温度 (1）
数应减少6×2＝12，而现在只减少了90－82＝8，所以应有4
次β衰变(每次β衰变增加一个电荷数)． 答案：经过6次α衰变，4次β衰变．
点评：写核反应方程的基本原则是质量数守恒和电
荷数守恒．依据这两个原则列方程就可确定α衰变和β衰
变的次数．根据每发生一次α衰变新核的质子数和中子数 均比原来的核少2，每发生一次β衰变，质子数多1，就可 计算多次衰变后的核与原来核的质子数和中子数的差 值．也可根据其核电荷数和核质量数进行推算．
原子核发生β衰变时，此β粒子是( ) A．原子核外的最外层电子 B．原子核外的电子跃迁时放出的光子 C．原子核外存在着电子 D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电 子 解析：因原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子组 成的，原子核内并不含电子，但在一定条件下，一个中子可 以转化成一个质子和一个负电子，一个质子可以转化成一个 中子和一个正电子，其转化可用下式表示
但对一些半衰期过短或过长的药物，如仍按半衰期给药， 前者可能给药次数太频繁，而后者血药浓度波动较大，甚至由
于间隔时间太长，易于遗忘给药．鉴于上述情况，对于毒性不
大的药物，如半衰期过短，可以加大首次剂量，使其在间隔时 间末段仍保持有效剂量．倘若药物的治疗指数小，半衰期又短， 如去甲肾上腺素，一次注射仅维持几分钟，就必须采用静脉滴 注法给药．倘若某药物的半衰期大大超过24小时，则可采用首 次剂量和每天服用维持量的方案．维持量的大小可以根据该药 首次剂量、每天给药量和该药的半衰期运用公式计算而得．
. 由上式可看出β粒子(负电子)是原子核内的中子转化而来， 正电子是由原子核内的质子转化而来．
答案：D
点评：本题考查β衰变的机理．解答此题首先要明确： 不论是α衰变还是β衰变，它们都是原子核发生转变，当 然α粒子和β粒子的来源一定跟原子核内部结构有关，而 与原子核外的电子无关，因此A、B两选项就可排除．由 于原子核带正电荷，所以核内不可能有带负电的电子存 在，这样也就可排除C选项．最终可以确定出D选项．这 种利用排除法来选出正确答案的方法，对于某些对β衰变 理解不深刻的同学来说，不失为一种解题好方法．
原子核
第2 节
放射性元素的衰变
药物的半衰期 药物的半衰期一般指药物在血浆中最高浓度降低一半所需 的时间．例如一个药物的半衰期为6小时，那么过了6小时血药 物浓度为最高值的一半；再过6小时又减去一半，血中浓度仅 为最高浓度的1/4. 药物的半衰期反映了药物在体内消除(排泄、生物转化及 储存等)的速度，表示了药物在体内的时间与血药浓度间的关系， 它是决定给药剂量、次数的主要依据．半衰期长的药物说明它 在体内消除慢，给药的间隔时间就长；反之亦然。消除快的药 物，如给药间隔时间太长，血药浓度太低，达不到治疗效 果．消除慢的药物，如用药过于频繁，易在体内蓄积引起中 毒．
类的原子核，其半衰期也不同．若开始时原子核数目为
N0，经时间t剩下的原子核数目为N，半衰期为T，则有如下 关系式：N＝ N0.若能测定出N与N0的比值．则就可求 出时间t值，依此公式就可测定地质年代、生物年代或考察 出土文物存在年代等．
答案：BD
点评：解答此题的关键是明确半衰期的概念及半衰期的意
义．另外还要明确原子核质量减少一半跟原子核有半数发生
（ 双选）关于放射性元素的半衰期( A．是原子核质量减少一半所需的时间 B．是原子核有半数发生衰变所需的时间
)
C．与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关 D．可以用于测定地质年代、生物年代等 解析：原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与 一般外界环境无关．原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间即源自衰期，原子核就衰变了总数的一半．不同种
变式迁移 1. 232 (钍)经过一系列α和β衰变，变成(铅208 )82 ，问经过了多 Pb 90Th
少次α衰变？经过了多少次β衰变？
解析：由α衰变和β衰变的规律分析．由于β衰变不影响质 量数的变化，所以质量数的变化决定了α衰变的次数， 由 ，质量数减少了232－208＝24，每一次α 衰变质量数减少 4，因此α 衰变的次数为 6 次.6次 α 衰变，电荷
解析：物理化学方法都无法改变放射性元素的半衰 期，故A项错；β衰变中释放的电子是核内的中子转化 的，并不是核外电子，B错；α、β、γ三种射线的电离本 领依次减弱，贯穿本领依次增强，C正确；8次α衰变质 量数减少32，质子数减少16,10次β衰变质量数不变，质 子数增加10个，电荷数不守恒，故D项错误．正确答案 为C.
3．α粒子和β粒子衰变的实质 在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合 得比较紧密，在一定条件下作为一个整体从较大的原子核 中抛射出来，这就是α衰变现象．原子核里没有电子，核内 的中子可以转变成质子和电子，产生的电子从核内发射出 来，这就是β衰变． α粒子实质就是氦核，它是由两个质子和两个中子组 成的．当发生α衰变时，原子核中的质子数减2，中子数也 减2，因此新原子核的核电荷数比未发生衰变时的原子核的 核电荷数少2，为此在元素周期表中的位置向前移动两位．