2 放射性 衰变
[目标定位] 1.了解放射性的发现，知道什么是放射性和天然放射性.2.知道三种射线的种类性质.3.知道衰变及两种衰变的规律，能熟练写出衰变方程.4.了解半衰期的概念及有关计算.
一、天然放射现象
1．1896年，法国物理学家享利·贝克勒尔发现铀化合物能放出某种射线使密封完好的照相底片感光．后来，物理学家居里夫妇又相继发现了放射性元素钋和镭．
2．放射性元素自发地发出射线的现象，叫天然放射现象．天然放射现象说明原子核具有复杂结构．
3．自然界中多种元素都能自发地放出射线，原子序数大于或等于83的元素都具有放射性，较轻的元素有些也具有放射性． 二、衰变
1．放射性衰变：放射性元素是不稳定的，它们会自发地蜕变为另一种元素，同时放出射线，这种现象为放射性衰变．
2．衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为α衰变，放出β粒子的衰变为β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的． 3．衰变方程举例：
(1)α衰变： 92U→ 90Th＋2He，(2)β衰变： 90Th→ 91Pa＋－1e. 4．原子核衰变前、后电荷数和质量数均守恒． 三、三种射线的性质
1．α射线是带正电的α粒子流，α粒子是氦原子核，速度只有光速的10%，穿透能力弱，一张薄薄的铝箔或一张纸，都能把它挡住．
2．β射线是带负电的电子流，它的速度很快，穿透力强，在空气中可以走几十米远，而碰到几毫米厚的铝片就不能穿过了．
3．γ射线本质上是一种波长极短的电磁波，穿透力极强，能穿过厚的混凝土和铅板． 四、半衰期
1．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间，叫做这种元素的半衰期． 2．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．
3．半衰期是大量原子核衰变的统计规律． 4．衰变定律：N＝N0e－λt238
234
4
234
234
0
，λ称为衰变常数，反映放射性元素衰变的快慢．
预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中
问题1 问题2 问题3
一、三种射线的本质及特点
1．α、β、γ三种射线的性质、特征比较
种 类 组 成 带电荷量 α射线 高速氦核流 2e 4mp(mp＝质 量 1.67×10kg) 速 率 贯穿本领 电离作用 0.1c 最弱用一张纸就能挡住 很强 0.99c 较强能穿透几毫米的铝板 较弱 －27β射线 高速电子流 －e γ射线 光子流(高频电磁波) 0 mp1 836 静止质量为零 c 最强能穿透几厘米的铅板 很弱 2.在电场、磁场中偏转情况的比较 (1)在匀强电场中，α射线偏转较小，β射线偏转较大，γ射线不偏转，如图1甲所示．
图1
(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图乙所示．
【例1】 一置于铅盒中的放射源发射出的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图2所示，则图中的射线a为________射线，射线b为________射线．
图2
答案 γ β
解析 在三种射线中，α射线带正电，穿透能力最弱，γ射线不带电，穿透能力最强；β射线带负电，穿透能力一般，综上所述，结合题意可知，a射线应为γ射线，b射线应为β射线．
借题发挥 三种射线的比较方法：
(1)α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本领最弱的一种，它穿不过白纸． (2)要知道三种射线的成分，贯穿本领和电离本领．
(3)要知道α、β、γ三种射线的本质，α、β是实物粒子，γ射线是电磁波谱中的一员． 针对训练1 (多选)天然放射性物质的放射线包括三种成分，下列说法正确的是
( )
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 答案 ACD
解析 由三种射线的本质和特点可知，α射线贯穿本领最弱，一张黑纸都能挡住，而挡不住β射线和γ射线，故A正确；γ射线是伴随α、β衰变而产生的一种电磁波，不会使原核变成新核．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． 二、原子核的衰变
1．原子核放出α粒子或β粒子后，变成另一种原子核，这种现象称为原子核的衰变． 2．α衰变：ZX―→A－4Z－2Y＋2He
原子核进行α衰变时，质量数减少4，电荷数减少2.
α衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中释放出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象． 3．β衰变：ZX―→Z＋1Y＋－1e
原子核进行β衰变时，质量数不变，电荷数增加1.
β衰变的实质：原子核中的中子转化成一个质子且放出一个电子即β粒子，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数，其转化方程为：0n―→1H＋－1e. 4．衰变规律：衰变过程遵循质量数守恒和电荷数守恒．
1
1
0
A4
A A 0
5．γ射线是在发生α或β衰变过程中伴随而生，且γ粒子是不带电的粒子，因此γ射线并不影响原子核的核电荷数，故γ射线不会改变元素在周期表中的位置． 6．确定衰变次数的方法
设放射性元素ZX经过n次α衰变和m次β衰变后，变成稳定的新元素Z′Y，则衰变方程为
AZAA′
X―→Z′Y＋n2He＋m－1e.
A′4 0
根据电荷数守恒和质量数守恒可列方程
A＝A′＋4n，Z＝Z′＋2n－m.
【例2】 原子核 92U经放射性衰变①变为原子核 90Th，继而经放射性衰变②变为原子核 91 Pa，再经放射性衰变③变为原子核 92U.放射性衰变①、②和③依次为( ) A．α衰变、β衰变和β衰变 C．β衰变、β衰变和α衰变 答案 A
解析 根据衰变反应前后的质量数守恒和电荷数守恒特点， 92U核与 90Th核比较可知，衰变①的另一产物为2He，所以衰变①为α衰变，选项B、C错误； 91Pa核与 92U核比较可知，衰变③的另一产物为－1e，所以衰变③为β衰变，选项A正确、D错误． 【例3】
238
92
04
234
234
238
234
234
238
234
234
B．β衰变、α衰变和β衰变 D．α衰变、β衰变和α衰变
U核经一系列的衰变后变为 82Pb核，问：
206
(1)一共经过几次α衰变和几次β衰变？ (2) 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．
答案 (1)8次α衰变，6次β衰变 (2)10个；22个 (3)见解析
解析 (1)设 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＋4x① 92＝82＋2x－y②
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衰变中子数少1，而质子数增加1，故 82Pb较 92U质子数少10，中子数少22. (3)核反应方程为 92U→ 82Pb＋82He＋6－1e. 借题发挥 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. 针对训练2
235
92
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206
4
0
206
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238
206
206
238
U经过m次α衰变和n次β衰变，变成 82Pb，则( )
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