19.2放射性元素的衰变(课件)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-5）

19.2 放射性元素的衰变 “点石成金”的故事 晋朝的旌阳县曾有一个道术高深的县令，叫许逊。他能施符作法，替人驱鬼治病，百姓们见他像仙人一样神，就称他为许真君。 许逊真的能把石头点成金子吗？ 新课引入 一次，由于年成不好，农民缴不起赋税。许逊便叫大家把石头挑来，然后施展法术，用手指一点，使石头都变成了金子。这些金子补足了百姓们拖欠的赋税。 在古代，不论是东方还是西方，都有一大批人在追求“点石成金”之术，他们妄想把一些普通的矿石变成黄金。当然，这些炼金术之士的希望都破灭了，因为他们不知道一种物质变成另一种物质的根本在于原子核的变化。 不过，类似于“点石成金”的事情一直就在自然界中进行着，这就是伴随着天然放射现象发生的“衰变”。 一、原子核的衰变 通过上一节课的学习我们知道，在天然放射现象中原子核会放出 α 粒子或 β 粒子，这样由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，就变成另一种原子核。 我们把这种变化称为原子核的衰变。 1、概念：原子核自发地放出 α粒子或 β粒子而转变为新核的现象。称为原子核的衰变。 2、衰变的种类 α 粒子是氦原子核 ，原子核每放出一个α 粒子，质量数减少4，电荷数减少2，就成了新原子核 。 比如铀238核放出一个α 粒子后，质量数减少4，电荷数减少2，就变成了钍234核。 原子核自发放出α粒子而转变为新核的过程叫α衰变。 （1）衰变: β 粒子是电子 ，原子核每放出一个β 粒子，质量数不会改变但电荷数增加1，就成为新原子核 。 比如 发生α衰变后产生的 也具有放射性，它放出一个β 粒子后质量数没有改变，但电荷数增加了1 ，就变成镤 。 原子核自发放出β粒子而转变为新核的过程叫β衰变。 （2）β衰变: 在衰变过程中，衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和；衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。大量事实表明，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。 3、衰变的规律 思考与讨论 在α衰变中，新核的质量数与原来的核的质量数有什么关系？相对于核在周期表中的位置，新核在周期表中的位置应当向前移还是向后移？要移动几位？你能概括出α衰变的质量数、核电荷数变化的一般规律吗？ 在衰变过程中，原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。 每发生一次α衰变，新核的质量数要减少4，电荷数要减少2，即原子序数减少2，这样新核在周期表中的位置要向前移动2位。 每发生一次β衰变，新核的质量数不改变，电荷数要增加1，即原子序数增加1，这样新核在周期表中的位置要向后移动1位。 若原子符号用 表示，经一次衰变后变为 原子核，则α衰变方程和β衰变方程为： β衰变： α衰变： 说明： 1.中间用单箭头，不用等号； 2.是质量数守恒，不是质量守恒; 3.方程及生成物要以实验为基础,不能杜撰。 注意：质量数守恒指衰变前后核子的总数不变，并不是质量不变！ 【练习】写出 的α衰变方程： 【练习】写出 的β衰变方程； 练一练 4、衰变的本质 衰变是如何发生的？ 事实表明，2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起，因此在一定的条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，即发生了衰变。 衰变本质的核反应方程式： 2 H 2 n He 1 1 1 0 2 4 β衰变本质的核反应方程式： n H e 0 1 1 1 -1 0 原子核里没有电子，β衰变是如何发生的？ 研究发现， β衰变实质是核内的中子 转化成了一个质子和一个电子。 这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子；与此同时，新核少了一个中子，却增加了一个质子。所以新核的质量数不变，而电荷数增加1。 γ射线的产生：γ 射线经常是伴随着 α 射线和 β 射线产生的；产生的新核处于高能级，它要向低能级跃迁，辐射γ光子。 说明： 5、一种元素只能发生一种衰变，但在一块放射性物质中可以同时放出α、β 和 γ 三种射线。 2、放射性元素衰变不可能有单独的γ衰变！γ粒子不是带电的粒子，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。 3、元素的放射性与元素存在的状态无关，放射性表明原子核是有内部结构的。 4、衰变后元素的化学性质发生了变化，即：生成了新的原子