最新m 放射性和核反应教学讲义ppt课件.ppt

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1、m放射性和核反应放射性衰变过程－自发核反应放射性衰变动力学核的稳定性和放射性衰变类型的预测质量亏损和核结合能核裂变与核聚变超重元素的合成习题:4,5,7,10,13,15,18,20(1)、(3)、(5)、(7、)(9)、(11)、(13)要点原子核通过自发衰变或人工轰击而进行的核反应与化学反应有根本的不同：第一，化学反应涉及核外电子的变化，但核反应的结果是原子核发生了变化。第二，化学反应不产生新的元素，但在核反应中，一种元素嬗变为另一种元素。12.1放射性衰变过程－自发核反应根据基本粒子的静止质量大小及其他性质差异可将基本粒子分为四类：光子、轻子、介子和重子(包括核子，超子)。物质

2、是无限可分的，基本粒子的概念将随着人们对物质结构认识的进展而不断发展。事实上，“基本粒子”也有其内部结构，因而不能认为“基本粒子”就是物质最后的最简单且基本的组成单元，而且，也并非所有的基本粒子都存在于原子核中，一些基本粒子，如正电子、介子、中微子等都是核子(质子和中子的总称)——核子以及质——能相互作用的副产物。一些重要的基本粒子的特征正电子在独立存在时是稳定的，但与电子相遇时就一起转化为一对光子。反质子P－与质子具有相同的特征，只是电荷相反，在自然界反质子不能稳定存在，因为它能同物质相互作用而迅速毁灭。如果由一个中子10n变为一个质子11P和一个电子0－1e(三个粒子的自旋均为1

3、/2)时,为了平衡自旋需要生成一个中微子00ν。中微子静止质量为0,电中性,自旋1/2，以光速运动,几乎不被物质所吸收,穿透力极强。可以将中子看成是被等量的负电荷所围绕的质子，作为一个整体，中子是电中性的。12.1.2放射性射线天然放射性核素在衰变时可以放出三种射线：(1)α射线42He2＋α射线是带二个正电荷的氦核流，粒子的质量大约为氢原子的四倍，速度约为光速的1/15，电离作用强，穿透本领小，0.1mm厚的铝箔即可阻止或吸收α射线。母核放射出α射线后，子体的核电荷和质量数与母体相比分别减少2和4。子核在周期表中左移二格，如22688Ra22286Rn2－＋42He2＋。一般认为,

4、只有质量数大于209的核素才能发生α衰变，因此，209是构成一个稳定核的最大核子数。(2)β射线0－1β(或0－1e)β射线是带负电的电子流，速度与光速接近，电离作用弱，穿透能力约为α射线的100倍。核中中子衰变产生0－1β：10n11P＋0－1e＋00ν核素经β衰变后，质量数保持不变，但子核的核电荷较母核增加一个单位，在周期表中位置右移一格。如21082Pb21083Bi＋0－1e(3)γ射线γ射线是原子核由激发态回到低能态时发射出的一种射线，它是一种波长极短的电磁波(高能光子)，不为电场、磁场所偏转，显示电中性，比X射线的穿透力还强，因而有硬射线之称，可透过200mm厚的铁或88

5、mm厚的铅板，没有质量，其光谱类似于元素的原子光谱。发射出γ射线后，原子核的质量数和电荷数保持不变，只是能量发生了变化。(4)β＋射线0＋1β或0＋1e作为电子的反物质β＋，它的质量和电子相同，电荷也相同，只是符号相反。β＋衰变可看成是核中的质子转化为中子的过程：11P10n＋0＋1e＋00ν式中00ν是反中微子。当β＋粒子中和一个电子时，放出两个能量为0.51MeV的γ光子(这种现象叫“湮没”)。β＋＋β－2γ(5)K电子俘获人工富质子核可以从核外K层俘获一个轨道电子，将核中的一个质子转化为一个中子和一个中微子：11P＋0－1e10n＋00ν74Be＋0－1e(K)73Li＋00ν

6、在K电子俘获的同时还会伴随有X射线的放出，这是由于处于较高能级的电子跳回K层，补充空缺所造成的。(6)中子(10n)辐射具有高中子数的核都可能发生中子衰变，不过，由于核中中子的结合能较高，所以中子衰变较为稀少。8736Kr8636Kr＋10n12.1.3放射性衰变系在自然界出现的天然放射性核素，按其质量，可以划分为Th、U和Ac三个系列。其中Th、U和Ac是三个系列中半衰期最长的成员。它们通过一系列的α和β衰变,变成原子序数为82的铅的同位素。Th(4n)系，包括13种核素，由23290Th20882Pb;U(4n＋2)系，包括18种核素，由23892U20682Pb;Ac(4n＋3

7、)系，包括15种核素，由23592U22789Ac20782Pb。括号中的数字表示一个特定系列的所有成员其质量数都可以恰好被4整除，或者被4整除后的余数为2或3。在上述三个系中,系与系间没有交错,即一个序列的核不能衰变为另一序列的核。10步衰变14步衰变3步衰变8步衰变在发现了人造的铀后元素之后，又增添了镎系：Np(4n＋1)系，包括15种核素，由24194Pu23792Np20983Bi。Np系与Th、U、Ac三系有明显的差别，它的最终产物为20983B