放射性元素的衰变
[探新知·基础练]
1.衰变定义
原子核放出α粒子或β粒子,由于核电荷数变了,它在周期表中的位置就变了,变成另一种原子核。
2.衰变的类型
一种是α衰变,另一种是β衰变,而γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的。
3.衰变方程
α衰变:U→Th+He;
β衰变:Th→Pa+e。
4.衰变规律
电荷数守恒,质量数守恒。
[辨是非](对的划“√”,错的划“×”)
1.原子核发生β衰变时放出一个电子,说明原子核内有电子。(×)
2.原子核发生α衰变时,新核的质量数减少4。(√)
[释疑难·对点练]
1.α衰变和β衰变的实质及规律
(1)α衰变的实质:在放射性元素的原子核中,2个质子和2个中子结合得比较紧密,在一定条件下会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来,这就是放射性元素发生的α衰变,其反应式为2H+2n→He。
(2)β衰变的实质:原子核里虽然没有电子,但是核内的中子可以转化成质子和电子,产生的电子从核内发射出来,这就是β衰变,其反应式为 n→H+e。
(3)γ射线是伴随α衰变或β衰变产生的,γ射线不改变原子核的电荷数和质量数。其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时,产生的某些新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出γ光子。
(4)原子核衰变时质量数守恒,但并非质量守恒,核反应过程前、后质量发生变化(质量亏损)而释放出核能,质量与能量相联系。
(5)在发生β衰变时,释放的电子具有很大的能量,一定来自于原子核,它是由中子和质子的转化产生的,这表明质子(或中子)也是变化的。
2.衰变次数的计算方法
设放射性元素X经过n次α衰变和m次β衰变后,变成稳定的新元素Y,则衰变方程为:
X→Y+nHe+me。
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程:
A=A′+4n,Z=Z′+2n-m。
以上两式联立解得:n=,m=+Z′-Z。
[试身手]
1.原子序数大于或等于83的所有元素,都能自发地放出射线。这些射线共有三种:α射线、β射线和γ射线。下列说法中正确的是( )
A.原子核每放出一个α粒子,原子序数减少4
B.原子核每放出一个α粒子,原子序数增加4
C.原子核每放出一个β粒子,原子序数减少1
D.原子核每放出一个β粒子,原子序数增加1
解析:选D 发生一次α衰变,核电荷数减少2,质量数减少4,原子序数减少2;发生一次β衰变,核电荷数、原子序数增加1。故D正确。
[探新知·基础练]
1.半衰期定义
大量放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
2.决定因素
放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。不同的放射性元素,半衰期不同。
3.应用
利用半衰期非常稳定这一特点,可以测量其衰变程度、推断时间。