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2 放射性衰变,一、天然放射性 1.定义:物质能_放出射线的现象。 2.放射性:物质放出_的性质。 3.放射性元素:具有_的元素。 4.人们发现比铋(原子序数为_)重的元素都是具 有_的。,自发地,射线,放射性,4.83,放射性,【想一想】天然放射现象说明了什么? 提示:说明一些原子核是不稳定的,同时也说明原子核具有复杂的结构。,二、衰变 1.放射性衰变:放射性元素是_的,它们会自发 地蜕变为另一种元素,同时放出射线的现象。 2.衰变形式:常见的衰变有两种,放出粒子的衰变 为_,放出粒子的衰变叫_,而_ 是伴随射线或射线产生的。,不稳定,衰变,衰变,射线,3.放射线的本质:,很强,电磁波,最大,铅板,4.衰变规律: (1)衰变: (2)衰变: 在衰变过程中,电荷数和质量数_。,都守恒,【判一判】 (1)放射性原子核发生一次衰变,质子数增 加1。() (2)一次衰变可以同时产生射线和射线。() (3)衰变产生的三种射线都是从原子核释放出来 的。(),提示:(1)因为射线是高速电子流,衰变时电荷数守恒,故质子数增加1,(1)正确。 (2)一次衰变只能产生射线和射线中的一种,(2)错。 (3)衰变是发生在原子核内的现象,(3)正确。,三、半衰期 1.定义:放射性元素衰变减少至_所需 的时间。 2.影响因素: 元素半衰期的长短由原子核_因素决定,跟原子 所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单 质、化合物)_。,原有数目一半,自身,无关,【想一想】半衰期是指一个放射性原子核衰变到稳定核所经历的时间吗? 提示:半衰期是一个统计概念,是对大量原子核衰变规律的总结,对于单个原子核,半衰期是没有意义的。,知识点一、对三种射线的认识 思考探究: 放射性元素放出的射线,在电场中分成a、b、c三束,如图所示。,根据以上信息,思考以下问题: (1)a、b、c三种射线分别带何种电荷? (2)如果不用电场,还可以用什么方法判断三种射线的带电性质?,【归纳总结】 1.衰变方程通式: 衰变: 衰变:,2.实验发现:元素具有放射性是由原子核本身的因素决定的,跟原子所处的物理或化学状态无关。不管该元素是以单质的形式存在,还是和其他元素形成化合物,或者对它施加压力,或者升高它的温度,它都具有放射性。,3.三种射线都是高速运动的粒子,能量很高,都来自于原子核内部,这也使我们认识到原子核蕴藏有巨大的核能,原子核内也有极其复杂的结构。,【特别提醒】 元素的放射性是由元素的原子核决定的。射线是从元素的原子核中放出的,如射线中的电子不是原子核外面的电子跃迁出来形成的。放射现象说明了原子核是具有结构的。,【典例探究】 【典例】关于天然放射现象,下列说法正确的 是() A.射线是由氦原子核衰变产生 B.射线是由原子核外电子电离产生 C.射线是由原子核外的内层电子跃迁产生 D.通过化学反应不能改变物质的放射性,【思路点拨】解答本题首先要明确天然放射现象中三种射线的产生机理,另外还要知道影响天然放射现象的因素。,【正确解答】选D。射线是在衰变中产生的,本质是氦核,A错误;射线是在衰变中产生的,本质是高速电子流,B错误;射线是发生衰变和衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波,C错误;物质的放射性由原子核内部自身的因素决定,与原子所处的化学状态和外部条件无关,D正确。,【总结提升】放射性问题的解题方法 1.明确原子核衰变的三种射线实质: 射线是氦核,射线是电子流。 射线是不带电的电磁波,穿透能力依次增强。,2.出现天然放射现象的原因: (1)、射线均是从原子核中放出的带电粒子。 (2)射线是处于激发态的原子核放出的高频电磁波。 (3)元素的放射性由元素的原子核决定,与外界因素及物质所处的状态无关。,【过关训练】 1. 经过m次衰变和n次衰变,变成 则() A.m=7,n=3B.m=7,n=4 C.m=14,n=9D.m=14,n=18 【解析】选B。根据题意有:235-4m=207,92-2m+n=82,解两式得m=7,n=4,选项B正确。,2.天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示,由此可推知(),A.来自于原子核外的电子 B.的电离作用最强,是一种电磁波 C.的电离作用较强,是一种电磁波 D.的电离作用最弱,属于原子核内释放的光子,【解析】选D。在三种射线中,穿透能力由弱到强依次是射线、射线、射线.即为射线,为射线,为射线。三种射线均来自于原子核,A错;射线电离作用最强,不是电磁波,B错;射线电离作用最弱,它是原子核内释放的光子或者说是电磁波,C错,D正确。,知识点二、半衰期的理解与应用 思考探究: 在现代考古学中,从一座古代遗址中挖掘出一块木片,应用“放射性碳14定年法”就可以推测这座遗址的年代。如果现在有一个从远古居民遗址中挖掘出来的木片,其碳14的含量只是活体的二分之一。请思考以下问题:,(1)如何确定这个木片大约是多少年前的? (2)这座远古居民遗址大约是多少年前的?,【归纳总结】 1.常用公式:N余=N原 ( )t/,m=M ( )t/。 式中N原、M表示衰变前的放射性元素的原子数和质量,N余、m表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量,t表示衰变时间,表示半衰期。,2.规律的特征:放射性元素的半衰期是稳定的,是由元素的原子核内部因素决定,跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态(如单质、化合物)无关。,3.规律的理解:半衰期是一个统计规律,只对大量的原子核有意义,对少数原子核没有意义。某一个原子核何时发生衰变,是不可知的,当原子核数目特别少时,公式不再成立,如10个原子核经过半衰期剩几个?这样的问题无法处理。 4.规律的用途:利用天然放射性元素的半衰期可以估测岩石、化石和文物的年代。,【特别提醒】 每一种元素的半衰期都能反映原子核内部的性质,与所处的外部条件无关,即不能通过采用改变压强、温度及化学反应来影响元素的半衰期。,【典例探究】 【典例】14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法。若以横坐标t表示时间,以纵坐标m表示任意时刻14C的质量,m0为t=0时14C的质量。下列选项中能正确反映14C衰变规律的是(),【思路点拨】根据元素的衰变常用公式确定出m与t的函数关系,即可作出判断。,【正确解答】选C。由衰变规律公式m=M 可知,m随时间t的增大而逐渐减小,而且变化得越来越慢,故C正确。,【过关训练】 1.关于半衰期,下列说法正确的是() A.同种放射性元素在化合物中的半衰期比在单质中长 B.升高温度可以使半衰期缩短 C.氡的半衰期是3.8天,若有4个氡原子核,经过7.6天就只剩下1个 D.氡的半衰期是3.8天,4g氡原子核,经过7.6天就只剩下1g,【解析】选D。半衰期由原子核内部因素决定,与温 度和化学反应状态无关,A、B错。半衰期是一个统计 规律,对少数原子核没有意义,C错。由m=M 得 解得m= M= 4g=1g,故D正确。,2.(多选)(2015山东高考)14C发生放射性衰变成为14N,半衰期约5700年。已知植物存活期间,其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后,14C的比例持续减少。现通过测量得知,某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(),A.该古木的年代距今约5700年 B.12C、13C、14C具有相同的中子数 C.14C衰变为14N的过程中放出射线 D.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变,【解析】选A、D。剩余的碳14占 ,表明经过了一个半衰期,A正确;碳14、13、12的质子数相同,质量数不同,中子数不同,B错误;碳14变为氮14,质量数未变,放出的是电子流,即射线,C正确;半衰期不受外界环境影响,D错误。,【补偿训练】 若已知 的半衰期为5 730年,某骸骨中 的含量 为活着的生物体中 的 ,可推断该生物死亡距今 约多少年?,【解析】设古生物骸骨中含有的 原来的质量为M, 现在的质量为m,距今的时间为t。 由m= 解得t=11 460年。 答案:11 460年,【温馨提示】衰变、衰变规律的综合应用涉及对粒子和粒子本质的认识,还涉及核反应方程的书写,是本部分常考查的内容之一。,【拓展例题】考查内容:衰变、衰变的规律等知 识的考查放射性元素 经过_次衰变和 _次衰变变成了稳定元素,【思路点拨】解答本题时可以根据质量数变化确定衰变次数,根据电荷数变化确定衰变次数.,【正确解答】方法一:由于衰变不会引起质量数的 减少,故可先根据质量数的减少确定衰变的次数. 因为每进行一次衰变,质量数减少4,所以衰变的 次数为:x= 再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断衰变的次数.6次衰变,电荷数应减少26=12(个),而每进行一次衰变,电荷数增加1,所以衰变的次数为:,y=12-(90-82)=4 方法二:设经过x次衰变、y次衰变,根据质量数和电荷数守恒得:232=208+4x,90=82+2x-y 两式联立得x=6,y=4. 答案:64,对衰变本质的认识 (1)粒子是原子核内的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的(粒子结构特别稳定)。,(2)粒子是原子核内的中子转化为质子时发射出来 的,其转化方程为 不是原子核内有单独存在的电子,更不是由核外电子运动形成的。 (3)射线是在发生衰变或衰变时产生的新原子核处于不稳定的高能级(激发态)向低能级跃迁时放出的光子。,【案例展示】原子核发生衰变时,此粒子 是() A.原子核外的最外层电子 B.原子核外的电子跃迁时放出的光子 C.原子核内存在着的电子 D.原子核内的一个中子变成一个质子时,放射出一个电子,【正确解答】选D。粒子是原子核内的中子转化为 质子时发射出来的,其转化方程为 它不是原子核外的电子跃迁或电离产生的,也不是原子核中存在的电子,故只有D正确。,【易错分析】本题易错选项及错误原因分析如下:,
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