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时间:2019-05-28
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1、原子核的衰变、原子核的人工转变 (一)天然放射现象 1、1896年,法国物理学家贝克勒耳发现天然放射现象。物质发射射线的性质叫做放射性,具有放射性的元素叫做放射性元素。能自发地放出射线的现象叫做天然放射现象。例:铀或含铀的矿物质,钋、镭等都是天然放射性物质。 注意: ①天然放射性并不是少数元素才具有的,原子序数大于或等于83的天然元素都具有放射性,原子序数小于83的天然元素,也有一些具有放射性。例:Na,P等。 ②天然放射性现象的发现,打开了人们认识原子核内部世界的窗口,它不仅使人类认识到原子核也是具有结构的,而且告诉人们原子核可以自发地转变为另一种原子核。
2、 2、三种射线的本质和特性:名称组成速度穿透本领电离作用α射线He粒子流0.1c很弱很强β射线e电子流0.99c较强较弱γ射线光子c最强很弱 注意: ①当放射性物质连续发生衰变时,各种原子核中有的放射α射线,有的放射β射线,同时伴随γ射线,这时在放射性中就会同时有α、β、γ三种射线。 ②α、β、γ粒子都是从原子核里放射出来的,但不能认为这三种粒子就是原子核的组成部分。 2、放射性元素的衰变 ①衰变:原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫原子核的衰变。 ②三个守恒:衰变过程遵守质量数守恒、电荷数守恒和能量守恒的规律。 ③α衰变:X→Y+He 例: β
3、衰变:X→Y+e 例: 3.半衰期:是放射性元素的原子核有半数发生衰变的时间。 计算公式:N=N0()n,式中n= 或m=m0()n,式中n= N(m)为放射性元素在几个半衰期后的原子核个数(质量)。N0(m0)为放射性元素的初始原子核数(质量),n为半衰期的倍数。 注意: ①放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定的,而跟原子所处的物理状态(温度、压强、速度、受力等)和化学状态(单质、化合物等)无关。 ②放射性元素的衰变规律是统计规律,只适用于含有大量原子的样品(对有限数核不适用,不能由半衰期推算放射性样品完全衰变的时间)。 (二)、原子核的人工转
4、变 1、质子的发现: 早在1915年,卢瑟福的学生马斯登就观察到了用α粒子轰击氮气时会产生长射程粒子,一种可能的解释是这种粒子是氢核,因为这里是用α粒子轰击氮时常常出现的现象。卢瑟福没有轻易作出结论,而是耐心地进行实验研究,以便弄清那些粒子到底是氮核、氦核还是氢核,实验要在荧光屏前观察和设计微弱的闪烁,条件是相当艰苦的,经过了三年多的时间,在1919年夏,他才总结了α粒子与氮原子的碰撞现象,对氮原子核的人工转变作了无可置疑的结论。其核反应方程是:N+He→O+H 2、中子的发现: 1920年,卢瑟福预言:可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在,他把这种粒
5、子叫中子。在中子发现之前,摆在物理学家们面前的问题是:要么α粒子轰击铍发出的是γ光子,它在跟质子的碰撞中能量和动量不再守恒;要么α粒子轰击铍发出的射线不是γ光子而是一种新粒子。在约里奥·居里夫妇的实验中,中子已经出现了,但他们不能识别它。查德威克运用了能量和动量守恒定律,科学地分析了实验结果,终于发现了中子。发现中子的核反应方程是:Be+He→C+n 中子不带电荷,它与各种物质粒子不发生静电作用,很容易接近甚至打进原子核。 3、原子核的组成: 原子核由质子和中子组成,质子和中子统称核子,质子带一个单位的正电荷,中子不带电,质子和中子的质量几乎相等,都等于一个质量单
6、位,所以原子核的电荷数就等于它的质子数,原子核的质量数就等于它的质子数和中子数之和。具有相同质子数的原子,它们核外的电子数也相同,因而有相同的化学性质,属于同一种元素,但它们的中子数可以是不同的,这些具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称为同位素。 注意: ①质子数相同而中子数不同的原子互称同位素: ②同种元素的不同的同位素在元素周期表上具有相同的位置(原子序数相同),他们的核电荷数相同,具有相同的化学性质: ③同一种元素的多种同位素中,有稳定的,也有不稳定的,不稳定的同位素会自发地放出α粒子、β粒子而衰变为别种元素,这种不稳定的同位素就叫放射性同位素,四十多
7、种元素具有天然放射性同位素,各种元素都有人工放射性同位素。 (三)、放射性同位素及其应用 1、用中子、质子、氚核、α粒子或γ光子轰击原子核都可制取放射性同位素,氚核裂变的产物也有放射性同位素。例:用α粒子轰击铝27: Al+He→P+n 得到的磷30具有放射性 P→Si+e 放出正电子 2、应用 ①利用放射性同位素的射线 A、γ射线探伤仪 B、电离空气消除机器中的有害静电 C、治虫育种、医疗 ②把放射性同位素做为示踪原子进行监测 3、放射性污染和防护 污染:原子弹爆炸、核电站泄露、放疗剂量过大 防护:厚水泥层
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