19.2第二节 放射性元素的衰变.pptVIP

共 38 页 第二节 放射性元素的衰变 知识梳理图 【知识点】 1.α衰变和β衰变及衰变方程 2.半衰期及半衰期的应用 情景设置 放射性元素会自发地发出α?β?γ射线,这些射线是从哪来的呢?发出这些射线时,原子核内部发生了怎样的变化,满足怎样的规律呢? 深化探究 一?原子核的衰变 1.原子核的衰变:天然放射现象说明原子核具有复杂的结构.原子核放出α粒子或β粒子后变成新的原子核,这种变化称为原子核的衰变. 2.衰变规律:原子核衰变时,前后的电荷数和质量数守恒. 3.衰变方程: (1)α衰变:放射性元素的原子核放出一个α粒子变成新核的衰变叫α衰变. 原子核放出一个α粒子,即经过一次α衰变,新核的质量数比原来的核减少了4,而电荷数减少了2,用通式可表示为:AZX[FY]42He+A-4Z-2Y,如:238 92U→42He+234 90Th (2)β衰变:放射性元素的原子核放出一个β粒子,即发生一次β衰变,新核的质量数不变,而核电荷数增加1,用通式可表示为: AZX→ 0-1e+ AZ+1Y,如:234 90Th→234 91Pa+ 0-1e (3)γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的高频率的电磁波,原子核放出一个γ光子不会改变它的质量数和电荷数. 注意:①核反应方程一般是不可逆的,所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向,不能用等号连接. ②核反应的生成物一定要以实验为基础,不能只依据两个守恒杜撰出生成物来写核反应方程. ③核反应中遵循质量数守恒,而不是质量守恒,核反应过程中反应前后的总质量一般发生变化(质量亏损,而释放核能). ④当放射性物质发生连续衰变时,原子核中有的发生α衰变,有的发生β衰变,同时伴随γ射线辐射,这时可连续放出三种射线. 二?放射性元素的半衰期 1.定义:放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间,叫做半衰期. 2.公式:N余=N原 m余=m原 式中N原?m原表示衰变前的放射性元素的原子数?质量.N余?m余表示,尚未衰变的放射性元素的原子数?质量,t表示衰变时间,T表示半衰期. 注意:半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定,跟原子核所处的物理状态(如压强?温度)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. 3.确定衰变次数的方法 设放射性元素AZX,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,则表示该核反应的方程为: AZX→A′Z′Y+n42He+m 0-1e 根据电荷数守恒和质量数守恒,可得 A=A′+4n Z=Z′+2n-m 联立以上两式得n= m= +Z′-Z. 确定衰变次数,往往是由质量数的改变先确定α衰变的次数,因为β衰变对质量数无影响,然后再根据电荷数守恒,确定β衰变的次数,这种方法比较简捷,同学们可以通过练习熟练掌握. 典例分析 一?对原子核衰变规律的应用 例1:放射性元素232 90Th,经过________次α衰变和________次β衰变成了稳定的元素208 82Pb. 解析:方法一,由于β衰变不会引起质量数的减小,故可先根据质量数守恒来确定α衰变的次数n则 次 再结合核电荷数守恒来确定β衰变的次数,每经过一次β衰变电荷数增加1,每经过一次α衰变电荷数减小2,设经过了m次的β衰变,则 方法二:设经过了n次α衰变,经过了m次β衰变 根据质量数和电荷数守恒,列方程如下: 232=208+4n 90=82+2n-m 联立以上两式解得n=6,m=4 答案:6 4 巩固练习1:(2008·重庆高考)放射性同位素钍232经α?β衰变会生成氡,其衰变方程为23290Th→22086Rn+xα+yβ,则( ) A.x=1,y=3 B.x=2,y=3 C.x=3,y=1 D.x=3,y=2 解析:由衰变规律可知,β衰变不影响质量数的变化,所以质量数的变化由α衰变的次数决定,由23290Th变为22086Rn,质量数减少了232-220=12,每一次α衰变质量数减少4,因此,α衰变的次数为3次;3次α衰变电荷数减少了3×2=6个,而现在只减少了90-86=4个,所以有2次β衰变,故x=3,y=2,D选项正确. 答案:D 二?有关半衰期的应用 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水库中,已知这杯溶液每分钟衰变8×107次,这种同位素半衰期为2天,10天后从水库中取出1 m3的水,并测得每分钟衰变10次,求水库的存水量是多少? 解析:每分钟的衰变次数与所取水的质量成正比,与放射同位素的质量也成正比,设水库存水量为x m3则经10天后水库中每分钟总的衰变次数为10x.经10天后剩余放射性同位素的