第二节 放射性元素的衰变
学 习 目 标 1.知道三种射线的本质和特点. 2.理解原子核的衰变及核反应规律．(重点、难点) 3.知道半衰期的概念，会应用半衰期解决有关问题．(重点) 原子核的衰变 知 识 脉 络
[先填空]
1．放射性物体放出的射线常见的有三种：α射线、β射线、γ射线，其实质分别是高速α粒子流、高速电子流、频率很高的电磁波．
2．三种射线的特点
1(1)α射线：速度可达光速的10，电离作用强，贯穿本领很小． (2)β射线：速度可达光速的99%，电离作用较弱，贯穿本领较强． (3)γ射线：是频率很高的电磁波，波长很短，电离作用最小，贯穿本领最强． 3．原子核的衰变
(1)衰变定义：一种元素经放射过程，变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变．
(2)衰变分类
①α衰变：放出α粒子的衰变． ②β衰变：放出β粒子的衰变． (3)衰变方程
2382344 92U→ 90Th＋2He
0234234
90Th→ 91Pa＋－1e
(4)衰变规律
①原子核衰变时电荷数和质量数都守恒．
②任何一种放射性元素只有一种放射性，不能同时既有α放射性又有β放射性，而γ射线伴随α衰变或β衰变产生．
4．γ射线的产生：放射性的原子核在发生α衰变或者β衰变后，产生的新核往往处于高能级，它要向低能级跃迁，并辐射γ光子，故γ射线是伴随α射线或β射线产生的．
[再判断]
1．三种射线都是从原子外层电子激发出来的．(×) 2．放射性物质不可能同时放出α、β和γ三种射线．(×)
3．原子核发生α衰变时，核的质子数减少2，而质量数减少4.(√) 4．原子核发生β衰变时，原子核的质量不变．(×) 5．原子核发生衰变时，质量数和电荷数都守恒．(√) [后思考]
发生β衰变时，新核的电荷数变化多少？新核在元素周期表中的位置怎样变化？
0234【提示】 根据β衰变方程234 90Th→ 91Pa＋－1e知道，新核核电荷数增加了1
个，原子序数增加1个，故在元素周期表上向后移了1位．
1．α、β、γ三种射线的性质、特征的比较 种类 组成 带电荷量 质量 速度 贯穿本领 α射线 高速氦核流 2e 4mp mp＝1.67×10－27kg 0.1c 最弱用一张纸就能挡住 β射线 高速电子流 －e mp1 840 0.99c γ射线 光子流(高频电磁波) 0 静止质量为零 c 较强穿透几最强穿透几厘米的毫米的铝板 铅板
电离作用 很强 较弱 很弱 2.在电场、磁场中偏转情况的比较 (1)不论在电场还是磁场中，γ射线总是做匀速直线运动，不发生偏转． (2)在匀强电场中，α和β粒子沿相反方向做类平抛运动，且在同样的条件下，β粒子的偏移最大．
如图4-2-1所示．
图4-2-1
(3)在匀强磁场中，在同样的条件下，α和β粒子沿相反方向做匀速圆周运动，且在同样条件下，β粒子的轨道半径最小，偏转最大．
如图4-2-2所示．
图4-2-2
3．衰变实质
14α衰变：原子核内两个质子和两个中子结合成一个α粒子，210n＋21H→2He 10β衰变：原子核内的一个中子变成质子，同时放出一个电子，10n→1H＋－1e
4．衰变方程通式
A－44(1)α衰变：AZX→Z－2Y＋2He
A0(2)β衰变：AZX→Z＋1Y＋－1e
5．确定原子核衰变次数的方法与技巧
(1)方法：设放射性元素AZX经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新
′
元素AZ′Y，则衰变方程为：
0AA′4
ZX→Z′Y＋n2He＋m－1e
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＝
A－A′A－A′
，m＝42＋Z′－Z.
由此可见，确定衰变次数可归结为解一个二元一次方程组．
(2)技巧：为了确定衰变次数，一般先由质量数的改变确定α衰变的次数(这是因为β衰变的次数多少对质量数没有影响)，然后根据衰变规律确定β衰变的次数．
1．天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法不正确的是 ( ) A．一张厚的黑纸能挡住α射线，但不能挡住β射线和γ射线 B．某原子核在放出γ射线后会变成另一种元素的原子核 C．三种射线中对气体电离作用最强的是α射线 D．β粒子是电子，但不是原来绕核旋转的核外电子
【解析】 由三种射线的本质和特点可知，α射线穿透本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是一种波长很短的光子，不会使原核变成新核，选项B错误；三种射线中α射线电离作用最强，故C正确；β粒子是电子，来源于原子核，故D正确．
【答案】 B
2．(多选)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( )
【导学号：55272116】
A．原子核每放出一个α粒子，原子序数减少2 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】 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.
【答案】 AD
3．如图4-2-3所示，放射性元素镭释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，其中________是α射线，________是β射线，________是γ射线．
图4-2-3
【解析】 由放射现象中α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电，结合在电场与磁场中的偏转可知②⑤是γ射线，③④是α射线．
【答案】 ③④ ①⑥ ②⑤
206
4.238 92U核经一系列的衰变后变为 82Pb核，问：
【导学号：55272117】
(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？
238(2)206 82Pb与 92U相比，质子数和中子数各少了多少？
(3)综合写出这一衰变过程的方程．
206【解析】 (1)设238 92U衰变为 82Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数
守恒和电荷数守恒可得
238＝206＋4x 92＝82＋2x－y
联立①②解得x＝8，y＝6
即一共经过8次α衰变和6次β衰变．
(2)由于每发生一次α衰变质子数和中子数均减少2，每发生一次β衰变中子
238数减少1，而质子数增加1，故206 82Pb较 92U质子数少10，中子数少22.
20640
(3)衰变方程为238 92U→ 82Pb＋82He＋6－1e
① ②
【答案】 (1)8次α衰变和6次β衰变 (2)10 22
20640(3)238 92U→ 82Pb＋82He＋6－1e
衰变次数的判断方法
1．衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒． 2．每发生一次α衰变质子数、中子数均减少2. 3．每发生一次β衰变中子数减少1，质子数增加1.
粤教修选修3-5同步课件资料：2018版 第4章 第2节 放射性元素的衰变
