放射性元素的衰變

放射性元素的衰變放射性元素的衰變/NUMPAGES8放射性元素的衰變放射性元素的衰變2放射性元素的衰變[目標(biāo)定位]1.知道什么是原子核的衰變.2.知道α衰變和β衰變的規(guī)律及實(shí)質(zhì)，并能熟練寫出衰變方程.3.理解半衰期的概念，學(xué)會利用半衰期解決相關(guān)問題．一、原子核的衰變原子核放出α粒子或β粒子，由于核電荷數(shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核，我們把這種變化稱為原子核的衰變．原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒．二、α衰變：原子核進(jìn)行α衰變時，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2.U的α衰變方程為U→Th＋He．三、β衰變：原子核進(jìn)行β衰變時，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1，Th的β衰變方程為Th→Pa＋e．四、半衰期1．放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間，叫做這種元素的半衰期．2．放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒有關(guān)系．一、原子核的衰變1．原子核放出α粒子或β粒子后，變成另一種原子核，這種現(xiàn)象稱為原子核的衰變．2．α衰變：X―→Y＋He原子核進(jìn)行α衰變時，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2.α衰變的實(shí)質(zhì)：在放射性元素的原子核中，2個中子和2個質(zhì)子結(jié)合得比較牢固，有時會作為一個整體從較大的原子核中釋放出來，這就是放射性元素發(fā)生的α衰變現(xiàn)象．3．β衰變：X―→Y＋e原子核進(jìn)行β衰變時，質(zhì)量數(shù)不變，電荷數(shù)增加1.β衰變的實(shí)質(zhì)：原子核中的中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子且放出一個電子即β粒子，使核電荷數(shù)增加1，但β衰變不改變原子核的質(zhì)量數(shù)，其轉(zhuǎn)化方程為：n―→H＋e.4．衰變規(guī)律：衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．5．γ射線是在發(fā)生α或β衰變過程中伴隨而生，且γ粒子是不帶電的粒子，因此γ射線并不影響原子核的核電荷數(shù)，故γ射線不會改變元素在周期表中的位置．6．確定衰變次數(shù)的方法設(shè)放射性元素X經(jīng)過n次α衰變和m次β衰變后，變成穩(wěn)定的新元素Y，則衰變方程為X―→Y＋nHe＋me.根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可列方程A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.例1原子核92U經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍?0Th，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍?1Pa，再經(jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍?2U.放射性衰變①、②和③依次為()A．α衰變、β衰變和β衰變B．β衰變、α衰變和β衰變C．β衰變、β衰變和α衰變D．α衰變、β衰變和α衰變答案A解析根據(jù)衰變反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒特點(diǎn)，92U核與90Th核比較可知，衰變①的另一產(chǎn)物為He，所以衰變①為α衰變，選項(xiàng)B、C錯誤；91Pa核與92U核比較可知，衰變③的另一產(chǎn)物為e，所以衰變③為β衰變，選項(xiàng)A正確、D錯誤．例2U核經(jīng)一系列的衰變后變?yōu)镻b核，問：(1)一共經(jīng)過幾次α衰變和幾次β衰變？(2)Pb與U相比，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)各少了多少？(3)綜合寫出這一衰變過程的方程．答案(1)8次α衰變，6次β衰變(2)10個；22個(3)見解析解析(1)設(shè)U衰變?yōu)镻b經(jīng)過x次α衰變和y次β衰變，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得238＝206＋4x①92＝82＋2x－y②聯(lián)立①②解得x＝8，y＝6.即一共經(jīng)過8次α衰變和6次β衰變．(2)由于每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均減少2，每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)少1，而質(zhì)子數(shù)增加1，故Pb較U質(zhì)子數(shù)少10，中子數(shù)少22.(3)核反應(yīng)方程為U→Pb＋8He＋6e.借題發(fā)揮衰變次數(shù)的判斷方法(1)衰變過程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒．(2)每發(fā)生一次α衰變質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)均減少2.(3)每發(fā)生一次β衰變中子數(shù)減少1，質(zhì)子數(shù)增加1.針對訓(xùn)練1U經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變，變成Pb，則()A．m＝7，n＝3B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9D．m＝14，n＝18答案B解析根據(jù)題意有：235－4m＝207，92－2m＋n＝82，解兩式得m＝7，n＝4，選項(xiàng)B正確．二、對半衰期的理解1．對半衰期的理解：半衰期是表示放射性元素衰變快慢的物理量，同一放射性元素具有的衰變速率一定，不同元素的半衰期不同，有的差別很大．2．半衰期公式N余＝N原，m余＝m0式中N原、m0表示衰變前的原子數(shù)和質(zhì)量，N余、m余表示衰變后的尚未發(fā)生衰變的原子數(shù)和質(zhì)量，t表示衰變時間，τ表示半衰期．3．適用條件：半衰期是一個統(tǒng)計(jì)概念，是對大量的原子核衰變規(guī)律的總結(jié)，對于一個特定的原子核，無法確定其何時發(fā)生衰變，但可以確定各個時刻發(fā)生衰變的概率，即某時衰變的可能性，因此，半衰期只適用于大量的原子核．例3碘131核不穩(wěn)定，會發(fā)生β衰變，其半衰期為8天．(1)碘131核的衰變方程：I―→________(衰變后的元素用X表示)．(2)經(jīng)過________天75%的碘131核發(fā)生了衰變．答案(1)X＋e(2)16解析(1)根據(jù)衰變過程電荷數(shù)守恒與質(zhì)量數(shù)守恒可得衰變方程：I―→X＋e.(2)每經(jīng)1個半衰期，有半數(shù)原子核發(fā)生衰變，經(jīng)2個半衰期將剩余，即有75%發(fā)生衰變，即經(jīng)過的時間為16天．針對訓(xùn)練2放射性元素(Rn)經(jīng)α衰變成為釙(Po)，半衰期約為3.8天；但勘測表明，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代后，目前地殼中仍存在天然的含有放射性元素Rn的礦石，其原因是()A．目前地殼中的Rn主要來自于其他放射性元素的衰變B．在地球形成的初期，地殼中元素Rn的含量足夠高C．當(dāng)衰變產(chǎn)物Po積累到一定量以后，Po的增加會減慢Rn的衰變進(jìn)程D.Rn主要存在于地球深處的礦石中，溫度和壓力改變了它