放射性元素的自然衰变过程
放射性元素的衰变课件
1．原子核的衰变 (1)定义：原子核由于放出α粒子 或β粒子 而转变为 新原子核的过程。 (2)分类
[关键一点] 发生α衰变时，新核在元素周期表中向前 移2位，发生β衰变时，新核在元素周期表中向后移1位。
2．半衰期 (1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间。 (2)决定因素： 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。不同的放射 性元素，半衰期不同 。
(3)应用： 利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程 度、推断时间。 [关键一点] 半衰期是描述的是大量原子核衰变的统 计规律，对少量或单个原子核没有意义。
1．原子核的衰变 (1)α 衰变： ①衰变过程：AZX―→AZ－－24Y＋24He ②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。即列方程 A＝A′＋4n， Z＝Z′＋2n－m。 以上两式联立解得 n＝A－4A′，m＝A－2A′＋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。
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(12)t/T，m 余＝m0(12)t/T。 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，T 表示半衰期。
(2)β 衰变： ①衰变过程：AZX―→Z＋A1Y＋0－1e ②衰变的实质：β 衰变是原子核中的中子转化成一个电 子，即 β 粒子放射出来，同时还生成一个质子留在核内，使 核电荷数增加 1，即 10n→11H＋0－1e
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．
人教版高中物理选修35课件：第十九章 2 放射性元素的衰变
能量,原子核放出一个 γ 光子不会改变它的质量数和电荷数,不能单
独发生 γ 衰变。
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1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞：用脚跳舞，用思想跳舞，用言语跳舞，不用说，还需用笔跳舞。
2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。
人体危害很小。但 γ 射线频率很大,能量很高,因而使用不当时,对人
体危害较大。所以对人体危害最大的是高能量的电离辐射,应尽量远
离。
二、半衰期
1.定义
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间,叫作这种元
素的半衰期。
2.公式
用希腊字母 τ 表示半衰期,剩余原子核数目
素质量 m 余=m
1
原( ) 。
的原子核。
典题例解
【例 2】 为测定某水库的存水量,将一瓶放射性同位素溶液倒
入此水库。已知该溶液 1 min 衰变 8×107 次,该放射性同位素的半衰
期为 2 天。
经 10 天后,从水库中取出 1 m3 的水,测得 1 min 衰变 1 000
次,则该水库存水量为
。
解析:设原放射性元素质量为 m0,10 天后的质量为 m,水库共有 V
(2)同理,钍 234 发生一次 β 衰变放出的 β 粒子与产生的新核的
动量大小相等,方向相反,即总动量为零,可是,β 粒子带负电,新核带
正电,它们衰变后的速度方向相反,但受的洛伦兹力方向相同,所以,
它们的两个轨迹圆是内切的,且 β 粒子的轨道半径大于新核的轨道
半径,它们的轨迹示意图如图乙所示,其中,c 为 β 粒子的轨迹,d 为新
放射性元素的半衰期与衰变规律
放射性元素的半衰期与衰变规律在我们探索物质世界的奥秘时，放射性元素的半衰期与衰变规律是一个引人入胜且至关重要的领域。
这不仅在科学研究中具有重要意义，也在许多实际应用中发挥着关键作用。
首先，让我们来了解一下什么是放射性元素。
简单地说，放射性元素就是那些原子核不稳定，会自发地放出射线（如α射线、β射线、γ射线等），从而转变为另一种原子核的元素。
这种自发的变化过程就被称为衰变。
而半衰期，是描述放射性元素衰变快慢的一个重要概念。
它指的是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
打个比方，如果一种放射性元素的半衰期是 1 天，那么经过 1 天后，原来的放射性元素就会有一半变成了其他物质。
不同的放射性元素具有不同的半衰期。
有的半衰期非常短，可能只有几微秒甚至更短；而有的则很长，可以达到数十亿年。
比如，碘131 的半衰期约为 8 天，而铀 238 的半衰期则长达约 45 亿年。
放射性元素的衰变规律遵循着一定的数学规律。
假设初始时刻放射性元素的原子核数目为 N₀，经过时间 t 后，剩余的原子核数目为 N，那么它们之间的关系可以用公式 N ＝ N₀ ×（1/2)＾（t/T) 来表示，其中 T 就是该放射性元素的半衰期。
那么，为什么会有半衰期和衰变这种现象呢？这其实与原子核内部的结构和能量状态有关。
原子核由质子和中子组成，它们之间存在着很强的相互作用力。
当原子核的结构不稳定，内部能量过高时，就会通过释放粒子或射线来降低能量，达到更稳定的状态，这就是衰变的本质。
半衰期的长短取决于多个因素。
首先是原子核内部的结构和质子、中子的比例。
如果这个比例不合适，原子核就更容易发生衰变。
其次，原子核的质量也会影响半衰期。
一般来说，质量较大的原子核相对更不稳定，半衰期可能较短。
放射性元素的半衰期和衰变规律在许多领域都有着广泛的应用。
在医学上，放射性同位素常用于诊断和治疗疾病。
例如，碘 131 可以用于治疗甲状腺疾病，因为甲状腺会吸收碘。
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一、原子核的衰变
阅读教材“原子核的衰变”,理解衰变类型及其规律。
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
92
-1
22
归纳总结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。
对半衰期的理解及有关计算
问题导引
右图为氡衰变剩余质量与原有质量比值示意图。
纵坐标表示的是任意时刻氡的质量m与t=0时的质量m0的比值。
关键。
原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。
典例剖析
238
206
【例题 1】 92 U 核经一系列的衰变后变为 82 Pb 核,问:
(1)一共经过几次 α 衰变和几次 β 衰变?
(2)206
Pb
82
238
与 92 U 相比,质子数和中子数各少了多少?
(3)写出这一衰变过程的方程。
【思考问题】 原子核衰变时遵循什么规律?
3.写出半衰期公式
答案:N 余=N 原
1
2
,m 余=m 原
1
2
,其中 τ 为半衰期。
1.思考辨析。
(1)由原子核发生β衰变时放出的β粒子是电子,可知原子核内一定
存在着电子。 (
)
解析:原子核内并不含电子,但在一定条件下,一个中子可以转化
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【典例2】(2011·山东高考)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：13153I→_________(衰变后的元素用X 表示). (2)经过_________天 75%的碘131核发生了衰变.
【思路点拨】根据质量数不变，电荷数守恒书写碘131的衰变 方程，根据剩余的碘131核的比例确定经历半衰期的个数. 【规范解答】(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得 衰变方程：13153I→13154X+0-1e.(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1， 即有75%发生衰变，即
【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下：
易错选项 B C D
错误原因 将衰变次数误认为质量数 将衰变次数误认为质量数和电荷数之差 将衰变次数误认为放射性元素的核电荷数
4
经过的时间为16天. 答案:(1)13154X+0-1e (2)16
书写核反应方程应注意的三个方面 (1)放射性元素原子核的符号要书写正确,如23490Th,质量数在左 上角,电荷数在左下角. (2)两种衰变发出的粒子要牢记,α衰变为42He,β衰变为0-1e. (3)方程中间是箭头不是等号,方程两边总质量数、总电荷数相 同.
质量数不变，说明③为β衰变，中子转化成质子.故选A.
【总结提升】放射性元素衰变的三大规律 (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.
半衰期的理解 【探究导引】 自然界中的碳主要是12C，也有少量的14C.14C具有放射性，能够 自发地进行β衰变，变成氮，半衰期为5 730年，14C的主要用 途是利用其衰变来进行年代测定.思考下列问题： (1)14C的衰变方程是怎样的？ (2)14C为什么能进行年代测定？
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发生衰变所需的时间．
(2)决定因素 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．不同的 放射性元素，半衰期 不同 ．
(3)应用 利用半衰期非常稳定这一特点，可以测量其衰变程度、 推断时间． 2．思考判断 (1)半衰期可以表示放射性元素衰变的快慢．(√) (2)半 衰期是放射性元 素的大量原子核 衰变的统计规 律．(√) (3)半衰期可以通过人工进行控制．(×)
2．α 衰变的实质是原子核中的 2 个质子和 2 个中子结合 在一起发射出来的，α 衰变方程为：AZX→AZ－－24Y＋24He，实质是： 211H＋201n→42He.
3．β 衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和 电子，放出高速电子流，β 衰变的方程为：AZX→Z＋A1Y＋－10e， 实质是：10n→11H＋－10 e.
放射性元素的衰变
原子核的衰变
1.基本知识 (1)定义 原子核放出 α粒子 或 β粒子 ，则核电荷数变了， 变成另一种 原子核 ，这种变化称为原子核的衰变．
(2)衰变分类
放出 α 粒子的衰变叫 α衰变
叫 β衰变
．
．放出 β 粒子的衰变
(3)衰变方程
29328U→29304Th＋ 42He
29304Th→29314Pa＋ －01e.
3．探究交流 某放射性元素的半衰期为 4 天，若有 100 个这样的原子 核，经过 4 天后还剩 50 个，这种说法对吗？ 【提示】 半衰期是大量放射性元素的原子核衰变时所 遵循的统计规律，不能用于少量的原子核发生衰变的情况， 因此，经过 4 天后，100 个原子核有多少发生衰变是不能确 定的，所以这种说法不对.
.
(4)衰变规律
第五讲 放射性 衰变1
以走几十米远，而碰到几毫米厚的铝片就不能穿过了； γ射线本质上是一种波长极短的电磁波，穿透力极强，能穿过厚的混
凝土和铅板。
3.衰变方程举例： (1)α 衰变：23982U→23940Th＋42He (2)β 衰变：23940Th→23941Pa＋－01e.
m
m
A. 4
B. 8
答案 C
m C.16
m D.32
四、放射性的应用： 放射性的应用主要表现在以下三个方面：一是利用射线的电离作
用、穿透能力等特征，二是作为示踪原子，三是利用衰变特性. 1、利用射线的特性 ①α射线：α射线带电量较大，利用其能量大、电离作用强的特性可 制成静电消除器等。 ②β射线：利用β射线可穿过薄物或经薄物反射时，由透射或反射后 的衰减程度来测量薄物的厚度或密度。 ③γ射线：由于γ射线穿透能力极强，可以利用γ射线探伤，也可以 用于生物变异，在医学上可以用于肿瘤的治疗等。
答案 B 【解析】由三种射线的本质和特点可知，α射线贯穿本领最弱，一 张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是 伴随α、β衰变而产生的一种电磁波，不会使原核变成新核．故B 不正确；三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β粒子是电 子，来源于原子核，故D正确。
【例 2】 原子核23892U 经放射性衰变①变为原子核23490Th，
二、衰变：
1.放射性衰变：放射性元素是不稳定的，它们会自发地蜕 变为另一种元素，同时放出射线，这种现象为放射性衰变。
2.衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α 衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或 β射线产生的。
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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。