医学专题—原子核的组成、放射性元素的衰变.ppt

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1、原子核的组成原子核的组成(z chn)第一页，共三十七页。十九世纪末，通过对十九世纪末，通过对阴极射线阴极射线现象的研现象的研究究(ynji)使人们认识到原子内部存在结使人们认识到原子内部存在结构。构。原子核是否是最小的结构原子核是否是最小的结构(jigu)呢？呢？关于关于(guny)原子核内部的信息，最早来自原子核内部的信息，最早来自天然放天然放射现象射现象。人们从破解天然放射现象入手，一步一。人们从破解天然放射现象入手，一步一步解开了原子核的秘密。步解开了原子核的秘密。第二页，共三十七页。一、天然放射一、天然放射(fngsh)现象现象 1896年，法国物理学家年，法国物理学家贝克勒尔贝克勒

2、尔发现，铀和发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射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，线可以穿透黑纸使照相底片感光，元素这种元素这种自发的放出射线的现象叫做自发的放出射线的现象叫做天然放射天然放射(fngsh)现现象象物质发射射线的性质称为物质发射射线的性质称为放射性放射性具有具有放射性的元素称为放射性的元素称为放射性元素放射性元素第三页，共三十七页。钡铀云母钡铀云母(ynm)翠砷铜铀矿翠砷铜铀矿斜水钼铀矿斜水钼铀矿铀钙石矿铀钙石矿 放射性不是少数几种元素才有的放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，研究发现，原子序数大于等于原子序数大于等于8383的

3、所有的所有(suyu)(suyu)元素，都能自发元素，都能自发的放出射线，原子序数小于的放出射线，原子序数小于8383的元素，有的也的元素，有的也具有放射性具有放射性放大放大(fngd)(fngd)了了10001000倍倍的铀矿石的铀矿石第四页，共三十七页。二、射线到底二、射线到底(do d)是什么是什么?三三种种(sn zhn)射射线线如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断如果不用磁场判断，还可以用什么方法判断三种三种(sn zhn)射线的带电性质？射线的带电性质？第五页，共三十七页。二、射线二、射线(shxin)到底是什么到底是什么?三三种种(sn zhn)射射线线第六页，共三十七页。射线

4、射线(shxin)根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫做们把它叫做射线，射线，射线由带正电的射线由带正电的粒子组成粒子组成.科学家们研究发现每个科学家们研究发现每个粒子带的正电荷是电子电粒子带的正电荷是电子电荷的荷的2倍，倍，粒子质量大约等于氦原子的质量粒子质量大约等于氦原子的质量.进一进一步研究表明步研究表明(biomng)粒子就是氦原子核粒子就是氦原子核.由于由于粒子的质量较大粒子的质量较大、体积大体积大、电荷数多电荷数多、速速度相对小些，所以度相对小些，

5、所以射线的穿透本领最小，我们用一射线的穿透本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住，在空气中只能前进几厘米张厚纸就能把它挡住，在空气中只能前进几厘米.第七页，共三十七页。射线射线(shxin)与与射线偏转方向相反的那束射线带负射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做电荷，我们把它叫做射线射线.研究发现研究发现(fxin)射线由带负电的粒子（射线由带负电的粒子（粒子）组成粒子）组成.进一进一步研究表明步研究表明粒子就是电子粒子就是电子.射线的穿透本领较强，很容易穿透黑射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板纸，还能穿透几厘米厚的铝板.第八页，共三十七页。射线射线(shxin

6、)中间不发生偏转的那束射线中间不发生偏转的那束射线(shxin)叫做叫做射线射线(shxin)，研究表明，研究表明，射线的实质是一种射线的实质是一种波长极短的电磁波波长极短的电磁波，它不带电，是中性的，它不带电，是中性的.射线的穿透本领极强，一般薄金属板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和几厘米厚的铅板.第九页，共三十七页。阅读课文填写表格：阅读课文填写表格：成分成分速度速度贯穿能力贯穿能力 电离能力电离能力 射线射线 射线射线 射线射线氦原子核氦原子核高速高速(o s)(o s)电子流电子流高能量高能量

7、电磁波电磁波1/101/10光速光速(un s)(un s)接近接近(jijn)(jijn)光速光速光速光速弱弱较强较强很强很强较强较强较弱较弱更小更小第十页，共三十七页。1.实验发现，如果一种元素具有放射性，那么无论以何实验发现，如果一种元素具有放射性，那么无论以何种形式存在都具有放射性。放射性的强度也不受温度、种形式存在都具有放射性。放射性的强度也不受温度、压强等外界因素的影响。压强等外界因素的影响。2.由于元素的化学性质有原子核外电子决定，所以射线与由于元素的化学性质有原子核外电子决定，所以射线与这些电子无关，即射线来自原子核。这些电子无关，即射线来自原子核。3.放射性现象意义放射性现象

8、意义(yy)：射线来自原子核说明射线来自原子核说明原子核内部原子核内部是有结构是有结构的。射线的能量高说明原子核的。射线的能量高说明原子核蕴含着巨大能蕴含着巨大能量量。第十一页，共三十七页。三、原子核的组成三、原子核的组成(z chn)原子核内究竟还有什么结构？原子核内究竟还有什么结构？原子核又是由什么粒子原子核又是由什么粒子(lz)组成的呢？组成的呢？第十二页，共三十七页。三、原子核的组成三、原子核的组成(z chn)-质子的发现质子的发现1919年年，卢卢瑟瑟福福用用粒粒子子轰轰击击氮氮核核，得得到到了了质质子子。经经过过研研究究证证明明，质质子子带带正正电电荷荷，其其电电量量和和一一个个

9、电电子子的的电电量量相相同同，它它的的质质量量等等于于一一个个电电子子质质量量的的1836倍倍.进进一一步步研研究究表表明明，质质子子的的性性质质(xngzh)和氢原子核的性质和氢原子核的性质(xngzh)完全相同，所以完全相同，所以质子就是氢原子核质子就是氢原子核.同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子质子(zhz)(zhz)。-质子是原子核的组成部分质子是原子核的组成部分。第十三页，共三十七页。原子核是否只是由质子原子核是否只是由质子(zhz)组成呢组成呢？核的质量核的质量质子质量质子质量核的电量核的电量质子电量质子电量？核的质量核的质量质子质

10、量质子质量核的电量核的电量质子电量质子电量 卢瑟福进而猜想原子核内存在卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子不带电的中子，这一猜想，这一猜想被他的学生被他的学生查德威克查德威克用实验用实验(shyn)(shyn)证实，并得到公认证实，并得到公认第十四页，共三十七页。三、原子核的组成三、原子核的组成(z chn)-中子的发现中子的发现1932年英国物理学家年英国物理学家查德威克查德威克又发现了又发现了中子中子，通过研究证明中子，通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电的质量和质子的质量基本相同，但是不带电(di din).是中性粒子是中性粒子.在在对各种原子核进行的实验中，发现对各

11、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质子和中子是组成原子核的两种基本粒子种基本粒子.第十五页，共三十七页。原子核是由中子和质子原子核是由中子和质子(zhz)组成组成第十六页，共三十七页。原子核的表示原子核的表示(biosh)(biosh):X表示表示(biosh)元素符号元素符号Z表示表示(biosh)质子数质子数A表示表示质量数质量数第十七页，共三十七页。如质子如质子(zhz)数相同，中子数不同，数相同，中子数不同，（质量数当然不同），则互为（质量数当然不同），则互为 同位素同位素。4 4同位素：同位素：具有相同质子数而中子数不同的原子具有相同质子数而中子数不同的原子，在，在

12、元素周期表中处于同一元素周期表中处于同一(tngy)(tngy)位置，互称同位素。位置，互称同位素。同种元素的同位素同种元素的同位素具有相同的化学性质具有相同的化学性质。第十八页，共三十七页。原子核的组成(z chn)中子中子中子中子(zhngz)(zhngz)质子质子质子质子(zhz)(zhz)统称统称核子核子核子核子 U He H 1142235 92X AZ（核）电荷数（核）电荷数（核）电荷数（核）电荷数质量数质量数 原原 子子 核核 的的 组组 成成 1015m 元素符号元素符号 第十九页，共三十七页。质子质子(zhz)中子中子(zhngz)核子核子(hz)质子数质子数核电荷数核电荷数

13、原子序数原子序数质量数质量数核子数核子数中子中子+质子质子同位素同位素12核外核外电子电子数数质子数相同而中子数不同质子数相同而中子数不同第二十页，共三十七页。原子核的组成原子核的组成(z chn)氢原子核氢原子核(H)最简单，它就是一个质子最简单，它就是一个质子(zhz)，核外有，核外有一个电子绕着它转；一个电子绕着它转；氦原子核氦原子核(He)是由是由2个质子和个质子和2个中子组成的，核外有个中子组成的，核外有2个电子绕着它转；个电子绕着它转；锂原子核锂原子核(Li)是由是由3个质子和个质子和4个中子组成的，核外有个中子组成的，核外有3个电子分两层绕着它转；个电子分两层绕着它转；铍原子核铍

14、原子核(Be)由由4个质子和个质子和5个中子组成，核外有个中子组成，核外有4个电子分两层绕着它转；个电子分两层绕着它转；第二十一页，共三十七页。放射性元素的衰变放射性元素的衰变(shuibin)原子核放出原子核放出 粒子或粒子或粒子，变成另一种原子核，把这种变化(binhu)(binhu)称为原子核的衰变衰变第二十二页，共三十七页。1、两种衰变(shuibin)(shuibin)：衰变(shuibin)(shuibin)、衰变(shuibin)(shuibin)衰变：衰变：衰变：第二十三页，共三十七页。原子核发生衰变原子核发生衰变(shuibin)(shuibin)时，衰变时，衰变(shuib

15、in)(shuibin)前后的前后的电荷数和质量数电荷数和质量数都守恒都守恒 衰变衰变(shuibin)(shuibin)：衰变衰变(shuibin)(shuibin)：说明：说明：1.1.中间用单箭头，不用等号；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。3 3规律：规律：第二十四页，共三十七页。实质(shzh)(shzh)：衰变衰变衰变衰变 衰衰衰衰变变变变或或或或 衰衰衰衰变变变变后后后后产产产产生生生生的的的的新新新新核核核核往往往往往往往往处处处处于于于于高高

16、高高能能能能级级级级，不不不不稳稳稳稳定定定定，要要要要向低能级跃迁放出向低能级跃迁放出向低能级跃迁放出向低能级跃迁放出 光子光子光子光子 射线是伴随射线是伴随射线是伴随射线是伴随(bn su)(bn su)着着着着 射线和射线和射线和射线和 射线产生的射线产生的射线产生的射线产生的 没有没有没有没有 衰变衰变衰变衰变放放放放射射射射性性性性物物物物质质质质发发发发生生生生衰衰衰衰变变变变时时时时，有有有有的的的的发发发发生生生生 衰衰衰衰，有有有有的的的的发发发发生生生生 衰衰衰衰变变变变，同时伴随同时伴随同时伴随同时伴随 射线这时三种射线都有射线这时三种射线都有射线这时三种射线都有射线这时

17、三种射线都有第二十五页，共三十七页。核核 反反 应应 用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰击用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰击用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰击用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰击原子核，以产生原子核，以产生原子核，以产生原子核，以产生(chnshng)(chnshng)(chnshng)(chnshng)新的原子核的过程新的原子核的过程新的原子核的过程新的原子核的过程反应方程反应方程第二十六页，共三十七页。写出镭写出镭(Ra)226(Ra)226、钋、钋(Po)210(Po)210、氡、氡(Rn)222(Rn)222的一次的一次 衰变衰变(s

18、huibin)(shuibin)(shuibin)(shuibin)方程方程写出铜写出铜6666、磷、磷3232、铋、铋(Bi)210(Bi)210的一次的一次 衰变方程衰变方程2382389292U U衰变衰变(shuibin)(shuibin)(shuibin)(shuibin)为为2222228686RnRn共发生了共发生了次次 衰变衰变和和次次 衰变衰变 42第二十七页，共三十七页。衰变、衰变表示了原子核是可以变化的每一种元素的衰变快慢一样吗?衰变快慢有什么规律?如何(rh)(rh)描述这一变化规律?第二十八页，共三十七页。1.1.意义：意义：表示放射性元素衰变表示放射性元素衰变(sh

19、uibin)(shuibin)快慢的快慢的物理量物理量半衰期半衰期(T)(T)2.2.定定义义：放放射射性性元元素素的的原原子子核核有有半半数数(bn(bn sh)sh)发发生衰变所需的时间生衰变所需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第二十九页，共三十七页。3 3、衰衰变变规规律律：m m0 0:放放射射性性元元素素的的原原有有质质量量；m m：经经过过(jnggu)(jnggu)n n个个半半衰期的时间后剩余的放射性元素的质量，则有衰期的时间后剩余的放射性元素的质量，则有第三十页，共三十七页。4 4、决定半衰期的因素：、决定半衰期的因素：由由原原子子核核内内部部的

20、的因因素素决决定定，只只与与元元素素的的种种类类有有关关，跟跟元素所处的物理或化学元素所处的物理或化学(huxu)(huxu)状态无关。状态无关。放射性元素的半衰期是对大量原子进行观察的统计放射性元素的半衰期是对大量原子进行观察的统计规律，是个概率的问题，对于规律，是个概率的问题，对于(duy)(duy)(duy)(duy)个别原子是无意义个别原子是无意义的。不能确定哪个将要发生衰变。的。不能确定哪个将要发生衰变。考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位考古学家确定古木年代的方法是用放射性同位素作为素作为“时钟时钟”，来测量漫长，来测量漫长(mn chng)(mn chng)的时间，这的时间，

21、这叫做放射性同位素鉴年法叫做放射性同位素鉴年法第三十一页，共三十七页。随堂巩固随堂巩固(gngg)1天然放射现象天然放射现象(xinxing)显示出显示出 A原子不是单一的基本粒子原子不是单一的基本粒子B原子核不是单一的基本粒子原子核不是单一的基本粒子C原子内部大部分是空的原子内部大部分是空的D原子有一定的能级原子有一定的能级2衰变中所放出的电子，来自衰变中所放出的电子，来自 A原子核外内层电子原子核外内层电子B原子核内所含电子原子核内所含电子C原子核内中子衰变为质子放出的电子原子核内中子衰变为质子放出的电子D原子核内质子衰变为中子放出的电子原子核内质子衰变为中子放出的电子BC第三十二页，共三

22、十七页。3科学家常用中子轰击原子核，这是因为中子科学家常用中子轰击原子核，这是因为中子 A质量较小质量较小B质量较大质量较大C能量较大能量较大D显电中性显电中性4关于关于射线的说法中，错误的是射线的说法中，错误的是 A射线是处于激发射线是处于激发(jf)状态的原子核放射的状态的原子核放射的B射线是从原子内层电子放射出来的射线是从原子内层电子放射出来的C射线是一种不带电的中子流射线是一种不带电的中子流D射线是一种不带电的光子流射线是一种不带电的光子流DBC第三十三页，共三十七页。5A、B两种放射性元素，原来都静止在同一两种放射性元素，原来都静止在同一(tngy)匀强磁匀强磁场，磁场方向如图所示，

23、其中一个放出场，磁场方向如图所示，其中一个放出粒子，另一个放粒子，另一个放出出粒子，粒子，与与粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中粒子的运动方向跟磁场方向垂直，图中a、b、c、d分别表示分别表示粒子，粒子，粒子以及两个剩余核的运动轨粒子以及两个剩余核的运动轨迹迹 Aa为为粒子轨迹，粒子轨迹，c为为粒子轨迹粒子轨迹Bb为为粒子轨迹，粒子轨迹，d为为粒子轨迹粒子轨迹Cb为为粒子轨迹，粒子轨迹，c为为粒子轨迹粒子轨迹 Da为为粒子轨迹，粒子轨迹，d为为粒子轨迹粒子轨迹C第三十四页，共三十七页。6.6.静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个它放出一

24、个(y)(y)粒子后，其速度方向与磁场方向粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得垂直，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，如图所示：则（，如图所示：则（）A A、粒子粒子(lz)(lz)与反冲粒子与反冲粒子(lz)(lz)的动量大的动量大小相等，方向相反小相等，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 1：8888R1R2ABC第三十五页，共三十七页。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

25、后中的放射性元素发生衰变后1 1、放出的粒子、放出的粒子(lz)(lz)与反冲核的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,粒粒 子半径大。子半径大。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,粒子粒子半径大。半径大。总结总结(zngji)(zngji)：第三十六页，共三十七页。内容(nirng)总结原子核的组成。3.放射性现象意义：射线来自原子核说明原子核内部是有结构的。射线的能量(nngling)高说明原子核蕴含着巨大能量(nngling)。质子数相同而中子数不同。锂原子核(Li)是由3个质子和4个中子组成的，核外有3个电子分两层绕着它转。铍原子核(Be)由4个质子和5个中子组成，核外有4个电子分两层绕着它转。原子核发生衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒。写出铜66、磷32、铋(Bi)210的一次衰变方程。C、反冲核的核电荷数为88第三十七页，共三十七页。