192放射性元素的衰变课件.ppt

1、一、衰变一、衰变衰变：放出衰变：放出粒子的衰变，如粒子的衰变，如 衰变：放出衰变：放出 粒子的衰变，如粒子的衰变，如 原子核放出原子核放出粒子或粒子或 粒子转粒子转变为新核的变化叫做原子核的衰变变为新核的变化叫做原子核的衰变 1.1.定义：定义：2.2.种类：种类：H He eT Th hU U 如如：H He eY YX X:方方程程4 42 22 23 34 49 90 02 23 38 89 92 24 42 24 4A A2 2Z ZA AZ Z e ePaPaThTh 如如e eY YX X 方程：方程：0 01 1234234919123423490900 01 1A A1 1Z

2、ZA AZ Z3 3规律：规律：原子核发生衰变时，衰变前后遵守：原子核发生衰变时，衰变前后遵守：1.1.电荷数电荷数守恒守恒 .2.2.质量数质量数守恒守恒 3.3.动量守恒动量守恒衰衰变变方方程程衰变：衰变：HeYXAZAZ4242衰变：衰变：eYXAZAZ011说明：说明：1.1.反应前后不可逆，中间用单箭头，不用等号；反应前后不可逆，中间用单箭头，不用等号；2.2.是质量数守恒，不是质量守恒是质量数守恒，不是质量守恒;3.3.方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。方程及生成物要以实验为基础，不能杜撰。4.4.本质：本质：衰变：衰变：原子核内少两个质子和两个中子原子核内少两个质子和两个中子

3、 衰变：衰变：原子核内的一个中子变成质子，原子核内的一个中子变成质子，同时同时放出一个电子放出一个电子 射线的产生：射线的产生：射线经常是射线经常是伴随伴随着着射线和射线和射射线产生的能量，没有线产生的能量，没有衰变。衰变。元素的放射性元素的放射性与元素存在的（物理、化学）状态无关与元素存在的（物理、化学）状态无关.放射性表明原子核是有内部结构的。放射性表明原子核是有内部结构的。说明：说明：HeHeH H2 2n n2 24 42 21 11 11 10 0e eH Hn n0 01 11 11 11 10 0H He eT Th hU U4 42 22 23 34 49 90 02 23 3

4、8 89 92 25 5注意：注意：一种一种元素元素只能发生一种衰变，但在一块放射只能发生一种衰变，但在一块放射性性物质物质中可以同时放出中可以同时放出、和和三种射线。三种射线。e eP Pa aT Th h0 01 12 23 34 49 91 12 23 34 49 90 0Z ZC C2 2B BA Am m,4 4B BA A解以上两式：n解以上两式：n4n4nB B质量数守恒：A质量数守恒：Am m2n2nC CZ Z:电荷数守恒电荷数守恒e em mHeHen nY YX X的次数的次数6.求6.求衰变、衰变、衰变衰变0 01 14 42 2B BC CA AZ Z二、半衰期二、半

5、衰期(T)(T)1.1.意义：意义：表示放射性元素衰变快慢的物理量表示放射性元素衰变快慢的物理量 2.2.定义：定义：放射性元素的原子核有放射性元素的原子核有半数发生衰变半数发生衰变所需所需的时间的时间不同的放射性元素其半衰期不同不同的放射性元素其半衰期不同。T T半半衰衰期期，t t衰衰变变时时间间数数）)衰衰变变前前原原子子数数(质质量量（m mN N量量数数）即即未未衰衰变变的的原原子子数数(质质 子子数数N N（m m)衰衰变变后后剩剩余余原原m m)2 21 1(m m ,N N)2 21 1(3 3.公公式式：N N0 00 00 0T Tt t0 0T Tt tT Tt tn n

6、:衰变次数衰变次数注意：特征注意：特征(1)(1)半衰期的长短是由原子核内部本半衰期的长短是由原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理、身的因素决定的，与原子所处的物理、化学状态无关化学状态无关(2)(2)半衰期是一个统计规律，只对大半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的是不适用的练习练习1:1:关于关于、三种射线，下列说法中正确的是（三种射线，下列说法中正确的是（）A A、射线是原子核自发射出的氦核，它的电离作用最弱射线是原子核自发射出的氦核，它的电离作用最弱B B、射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯射线是原子核

7、外电子电离形成的电子流，它具有中等的贯穿能力穿能力C C、射线一般伴随着射线一般伴随着或或射线产生，它的贯穿能力最强射线产生，它的贯穿能力最强D D、射线是电磁波，它的电离作用最强射线是电磁波，它的电离作用最强C C方方程程。P Pb b），并并写写出出核核反反应应P Pb b、P Pb b、素素。（填填入入铅铅的的三三种种同同位位 最最后后变变成成铅铅的的同同位位素素次次衰衰变变，次次衰衰变变和和 P Pu u经经过过2 2.天天然然放放射射性性元元素素2 20 08 88 82 22 20 07 78 82 22 20 06 68 82 22 23 39 99 94 4P Pb be e4

8、 4H He e8 8P Pu u3 3.核核反反应应方方程程：4 4y y 8 82 20 07 7，x xA A8 82 2y y2 2x x2 2.电电荷荷数数守守恒恒：9 94 48 82 20 07 7，x xA A 舍舍去去.4 43 31 12 20 08 8时时，x x当当A A 8 8正正确确4 43 32 22 20 07 7时时，x x当当A A 舍舍去去4 43 33 32 20 06 6时时，x x讨讨论论：当当A Ax x为为正正整整数数,4 4A A2 23 39 9x xA A4 4x x9 91 1.质质量量数数守守恒恒：2 23 3P Pb be ey yH

9、 He ex xP Pu u则则变变，y y次次衰衰变变。解解析析：设设经经过过x x次次衰衰2 20 07 78 82 20 01 14 42 22 23 39 99 94 4A A8 82 20 01 14 42 22 23 39 99 94 4PbPb2072078282粒粒子子D D.0 0.7 75 5g g,粒粒子子C C.0 0.2 25 5g g,粒粒子子B B.0 0.7 75 5g g,粒粒子子A A.0 0.2 25 5g g,）的的过过程程中中放放出出的的粒粒子子（P Po oR Rn n衰衰变变成成量量，以以及及过过7 7.6 6天天衰衰变变掉掉的的质质为为3 3.8

10、 8天天。1 1g g氡氡经经其其半半衰衰期期P Po o并并放放出出一一个个粒粒子子，R Rn n衰衰变变成成钋钋核核3 3.一一个个氡氡核核2 21 18 88 84 42 22 22 28 86 62 21 18 88 84 42 22 22 28 86 6P Po oR Rn n2 2.核核反反应应方方程程：0 0.7 75 5g gm mm m衰衰变变掉掉的的质质量量m m0 0.2 25 5g gm m4 41 1m m)2 21 1(则则衰衰变变后后剩剩余余质质量量m m1 1g g.7 7.6 6天天，m m2 2.8 8天天，衰衰变变时时间间t t解解析析：1 1.已已知知T

11、 T2 21 18 88 84 42 22 22 28 86 60 00 00 0T Tt t0 0HeHe4 42 24 4：由原子核的衰变规律可知：由原子核的衰变规律可知()()CA A放射性元素一次衰变可同时产生放射性元素一次衰变可同时产生射线和射线和射线射线B B放射性元素发生放射性元素发生衰变时，新核的化学性质不变衰变时，新核的化学性质不变C C放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制D D放射性元素发生放射性元素发生正正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加增加1 1练习练习5 5：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一

12、原来静止的原子核，该：在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹如图所示。由图可如图所示。由图可以判定以判定 （）A A、该核发生的是、该核发生的是衰变衰变 B B、该核发生的是、该核发生的是衰变衰变C C、磁场方向一定垂直于纸面向里、磁场方向一定垂直于纸面向里D D、不能判定磁场方向向里还是向外、不能判定磁场方向向里还是向外BD”.“异异性性内内切切，同同性性外外切切在在同同一一磁磁场场反反冲冲运运动动：结结论论向向里里，则则a a为为粒粒子子.若若b b逆逆时时针针运运动动，则则B B，则则a a为

13、为粒粒子子.顺顺时时针针运运动动，则则B B向向外外3 3.由由左左手手定定则则：若若b b反反冲冲核核.a a为为放放出出的的粒粒子子，b b为为动动量量等等大大，,q qB Bm mv v圆圆周周半半径径r rm mv vM Mv vm mv vM Mv v2 2.系系统统动动量量守守恒恒：0 0量量大大.且且反反冲冲核核为为重重核核，电电荷荷向向相相反反.粒粒子子和和反反冲冲核核的的运运动动方方分分析析：1 1.放放出出的的带带电电2 21 12 21 1ab6 6：静止静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个放出一个粒子粒子后，其速度

14、方向与磁场方向垂直，测得后，其速度方向与磁场方向垂直，测得粒子和反冲核轨道半径之比为粒子和反冲核轨道半径之比为4444：1 1，如图：，如图：（）A A、粒子与反冲粒子的动量大小相等，粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反方向相反B B、原来放射性元素的原子核电荷数为、原来放射性元素的原子核电荷数为9090C C、反冲核的核电荷数为、反冲核的核电荷数为8888D D、粒子与反冲核的速度之比为粒子与反冲核的速度之比为1 1：8888ABC3.3.不知质量比，无法确定速度比不知质量比，无法确定速度比Y YH He eX X4 4A A2 2z z4 42 2A Az z9090=2 2+8888=

15、Q Q88e。88e。=所以反冲核q所以反冲核q2e2eq q=1 14444则则qBqBmvmv=2.r2.r分析：1.动量守恒分析：1.动量守恒原原R R2 2R R1 1静止静止在在匀强磁场匀强磁场中的放射性元素发生衰变后中的放射性元素发生衰变后1 1、放出的粒子与反冲核的、放出的粒子与反冲核的动量大小相等动量大小相等，方向相反方向相反2 2、粒子粒子与反冲粒子的运动轨迹是与反冲粒子的运动轨迹是外切圆外切圆 粒子粒子与反冲粒子的运动轨迹是与反冲粒子的运动轨迹是内切圆内切圆小结：小结：7 7：一块氡：一块氡222222放在天平的左盘时，需在天平的右盘放在天平的左盘时，需在天平的右盘加加44

16、4g444g砝码，天平才能处于平衡，氡砝码，天平才能处于平衡，氡222222发生发生衰变，衰变，经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右经过一个半衰期以后，欲使天平再次平衡，应从右盘中取出的砝码为盘中取出的砝码为 （）A A222g B222g B8g C8g C2g D2g D4g4gD D解析：解析：1.1.氡氡222222的摩尔质量的摩尔质量222g.222g.则则444g444g为为2 2摩尔。摩尔。2.2.经过一个半衰期后有经过一个半衰期后有1 1摩尔氡摩尔氡222222发生衰变。剩余发生衰变。剩余1 1摩尔。摩尔。3.3.一个半衰期后释放一个半衰期后释放1 1摩尔的摩尔的粒子，

17、质量减少粒子，质量减少4g.4g.左盘中有左盘中有218g218g新原子核产生。新原子核产生。4.4.左盘剩余质量左盘剩余质量222g+218g=440g,222g+218g=440g,减小减小4g.4g.8.8.三个原子核三个原子核X X、Y Y、Z Z，X X核放出一个正电子后变为核放出一个正电子后变为Y Y核，核，Y Y核与质核与质子发生核反应后生成子发生核反应后生成Z Z核并放出一个氦（核并放出一个氦（4 42 2HeHe）则下面说法中）则下面说法中正确的是（）正确的是（）A AX X核比核比Z Z核多一个质子核多一个质子 B BX X核比核比Z Z核少一个中子核少一个中子 C CX

18、X核的质量数比核的质量数比Z Z核质量数大核质量数大3 3 D DX X核与核与Z Z核的总电荷是核的总电荷是Y Y核电荷的核电荷的2 2倍倍 1 1。正正确确Y Y的的电电荷荷数数为为B B1 1)2 2(B B2 2数数为为2 2B BD D项项：X X和和Z Z的的总总电电荷荷3 3。正正确确，Z Z的的质质量量数数为为A AC C项项：X X的的质质量量数数为为A A的的多多1 1个个。1 1，即即X X的的中中子子数数必必Z ZN NN NN N1 1B BA AB B，Z Z的的中中子子数数N NA AB B项项：X X的的中中子子数数N N2 2，Z Z的的质质子子数数为为B B

19、A A项项：X X的的质质子子数数为为B BZ ZH He eH HY YY Y,e eX X解解析析：1 1.Z ZX XZ ZX X3 3A A2 2B B4 42 21 11 1A A1 1B B A A1 1B B0 01 1A AB B0 02 21 10 0m m2 21 10 08 83 32 23 38 89 92 2P P B Bi i U UP Pb b T TI I2 20 06 68 82 2n n8 81 1衰衰变变。衰衰变变，8 8次次 P Pb b要要经经过过6 6次次U U衰衰变变成成D D.从从子子时时产产生生的的。电电子子是是由由中中子子转转化化成成质质是是

20、衰衰变变，放放出出电电子子，C C.子子时时产产生生的的。电电子子是是由由中中子子转转化化成成质质是是衰衰变变，放放出出电电子子，B B.是是2 20 06 6A A.图图中中m m是是8 84 4，n n），由由图图可可知知（进进行行一一系系列列放放射射性性衰衰变变U U是是一一种种放放射射性性元元素素，9 9.2 20 06 68 82 22 23 38 89 92 22 23 38 89 92 22 20 06 6n nH He e,T TI IB Bi i衰衰变变。T TI I过过电电荷荷数数少少2 2，是是B Bi i到到2 2.从从8 84 4m me e,P PB Bi i是是衰

21、衰变变。过过程程质质量量数数不不变变，P PB Bi i到到分分析析：1 1.从从4 42 2n n8 81 12 21 10 08 83 3n n8 81 12 21 10 08 83 30 01 1O O2 21 10 0m m2 21 10 08 83 3O O2 21 10 0m m2 21 10 08 83 36 6y y8,8,解得x解得xy,y,2x2x82824x,924x,92206206238238e ey yHeHex xPbPbU U则则y次y次衰变。衰变。Pb经过x次Pb经过x次衰变，衰变，U到U到3.设从3.设从0 01 14 42 22062068282238238929220620682822382389292