原子核的组成-放射性和衰变
第三章 原子核,原子核的组成与核力 放射性 衰变,人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？,人们认识原子核的结构就是从天然放射性开始的。,1896年，法国物理学家贝克勒尔发现， 铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线. 这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光. 物质发射射线的性质称为放射性 具有发射性的元素称为放射性元素 元素这种自发 的放出射线的现象 叫做 天然放射现象,一、天然放射现象,钡铀云母,翠砷铜铀矿,斜水钼铀矿,铀钙石矿,放射性不是少数几种元素才有的。 研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线(大于等于83) 。,放大了1000倍的铀矿石,原子序数小于83的元素，有的也具有放射性,放射性现象中放出的射线是什么东西？ 它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质呢？ 这些射线带不带电？,射线到底是什么？,× × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×,利用什么方法可以将天然放射线分离开来，并加以鉴别？,方法一：利用磁场,射线+,射线 -,射线,方法二：利用电场,根据射线的偏转情况确定：偏转较小的一束射线由带正电荷的粒子组成，我们把它叫做射线， 射线由带正电的粒子组成。进一步研究表明粒子就是氦原子核. 由于粒子的质量较大，所以射线的穿透本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住.,射线,与射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做射线. 射线由带负电的粒子（粒子）组成，进一步研究表明粒子就是电子. 射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几毫米厚的铝板.,射线,中间不发生偏转的那束射线叫做射线，研究表明，射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是中性的. 射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板.,射线,三种射线,射线 射线 射线,原子核中质子和中子的比例,射线,射线,射线,电离能力,贯穿能力,速度,成分,氦原子核,高速 电子流,高能量 电磁波,1/10光速,接近光速,光速,弱,较强,很强,很强,较弱,更小,放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构. 原子核内究竟还有什么结构？ 原子核又是由什么粒子组成的呢？,二、原子核的组成,1、质子的发现,研究表明：质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核.,1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了 质子 p,同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。,原子核是否只是由质子组成呢？,？,1920年，卢瑟福预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子。,-质子是原子核的组成部分。,2、中子的发现,1932年英国物理学家查德威克用粒子轰击铍发现了中子 n。,研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电，是中性粒子. 在对各种原子核进行的实验中，发现质子和中子是组成原子核的两种基本粒子.,2、中子的发现,X 表示 元素符号,Z表示质子数,A表示质量数,核电荷数=质子数=原子序数=荷外电子数 质量数=核子数=质子数+中子数,氦原子核,有2个质子，2个中子。 质量数为4,铀原子核,有92个质子，143个中子。 质量数为235,3、原子核的组成,质子和中子（统称核子 ）,4、 同位素： 质子数相同，中子数不同的原子，（质量数自然不同），互为同位素。,原子核的组成,中子,质子,统称核子,U,He,H,1 1,4 2,235 92,X,A Z,（核）电荷数,质量数,1015m,元素符号,1、氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下列说法哪个正确？ A.具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数； B.具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数； C.具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数； D.具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数,C,2下列有关物理学史的叙说，正确的是（ ） A.粒子的散射实验揭示了原子内部还有复杂结构 B. 天然放射性现象揭示了原子核内部还有复杂结构 C. 质子和中子的发现揭示了原子核由质子和中子组成 D. 电子的发现揭示了原子的核式结构模型,B C,3、将天然放射性物质放入顶端开有小孔的铅盒S里，放射线便从小孔中射出，沿带电平行金属板A、B之间的中线垂直于电场方向进入电场，轨道如图所示，则： 轨迹 是射线， 轨迹 是射线， 轨迹 是射线. 板带正电， 板带负电.,A,B,原子核中有大量质子，它们之间的距离很小，因此库仑斥力很大，为什么它们能稳定地结合在一起，成为一个原子核？,核力,原子核中质子和中子的比例,1.一些较轻的原子核如 He、 O、 C、N中质子数和中子数有什么关系？,答案 质子数与中子数大致相等.,2. U、 Th中各有多少个中子、多少个质子？较重的原子核中中子数和质子数有什么关系？,答案 U中含有92个质子、146个中子； Th中含有90个质子，144个中子.较重的原子核中中子数大于质子数，而且越重的原子核，两者相差越多.,3.试从核力的特点对上述现象做出解释，并说明原子核能无限地增大吗？,答案 由于核力是短程力，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小.较多的质子集聚在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了.这时，如果不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以较重的原子核内中子数较多.,由于核力是短程力，如果继续增大原子核，一些核子间距离会大到其间根本没有核力作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的，所以原子核的大小是受限制的.,要点提炼,由于核力是 力，自然界中较轻的原子核，质子数与中子数 ，但对于较重的原子核，中子数 质子数，越重的原子核，两者相差越多.,短程,大致相等,大于,例 关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( ) A.原子核中质子数和中子数一定相等 B.稳定的重原子核里，质子数比中子数多 C.原子核都是非常稳定的 D.对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的， 如果继续增大原子核，形成的核也一定是不稳定的,解析 自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多.因此正确答案选D.,D,返回,要点提炼,1.原子核人工转变的两大发现 (1)1919年卢瑟福发现质子的核反应： N He H (2)1932年查德威克发现中子的核反应： Be He C,三、核反应,2.核反应的条件：用一定能量的粒子，如粒子、质子、中子甚至用光子去轰击原子核. 3.核反应的实质：以基本粒子(粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核X)，从而促使原子核发生变化，生成新原子核(Y)，并 . 4.核反应遵从的守恒定律：在核反应中， 和 守恒.,放出某一粒子,质量数,电荷数,四、原子核的衰变,2.衰变遵循的原则：,质量数守恒，电荷数守恒。,原子核放出粒子或粒子，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。,1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变,（1）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变,3.原子核衰变的分类:,（2）衰变:原子核放出粒子的衰变叫做衰变,（3）衰变:,伴随射线或射线产生.,1、 核反应过程一般不可逆，所以核反应过程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号。 2、核反应生成物一定要以实验事实为基础，不能依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程。 3、核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后总质量一般会发生变化且会释放出核能。,注意：,1、 放射性元素衰变不可能有单独的衰变！ 2、衰变后元素的化学性质发生了变化，即：生成了新的原子核！,半衰期,1、半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。,放射性元素的剩余质量与原有质量的关系：,2、不同的放射性元素，半衰期不同,例如： 氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天 镭226衰变为氡222的半衰期为1620年 铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年,
