一、基本概念
1.放射性
(1)放射性:物質(zhì)放射出射線的性質(zhì)。
(2)放射性元素:具有 放射性的元素。
(3放射性同位素:具有放射性 的同位素。
1896年,法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn),鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線,這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光,物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性.具有放射性的元素稱為放射性元素.元素這種自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象. 放射性不是少數(shù)幾種元素才有的,研究發(fā)現(xiàn),原子序數(shù)大于83的所有元素,都能自發(fā)的放出射線,原子序數(shù)小于83的元素,有的也具有放射性. |
放射性物質(zhì)發(fā)出的射線有三種:α射線 β射線 γ射線
三種射線對比 | ||||||
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種 類 | 本 質(zhì) | 電離性 | 貫穿性 | |||
α射線 | 氦核 | 4 | 2 | 0.1 | 最強 | 最弱,紙能擋住 |
β射線 | 電子 | 1/1840 | -1 | 0.99 | 較強 | 較強,穿幾mm鋁板 |
γ射線 | 光子 | 0 | 0 | 1 | 最弱 | 最強,穿幾cm鉛版 |
(5)半衰期
①定義:放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。
②衰變規(guī)律:
③影響因素:由原子核內(nèi)部因素決定,跟原子所處的物理化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。
(6)原子的衰變
原子核放出 α粒子或 β粒子轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ?nbsp;。
α衰變:放出α粒子的衰變
β衰變:放出β粒子的衰變
2.原子核的組成
(1)原子核:由質(zhì)子和中子 組成,質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。
(2)核電荷數(shù)(Z):等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù),也等于核外 電子數(shù),還等于元素周期表中的 原子序數(shù) 。
(3)核質(zhì)量數(shù)(A):等于核內(nèi)的核子數(shù),即質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。
3.同位素:具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的原子核。
具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子,在元素周期表中處于同一位置,因而互稱為同位素。
同種元素的同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。
4.核力與核能
(1)核力
①含義:原子核里的核子間存在互相作用的核力,核力把核子緊緊地束縛在核內(nèi),形成穩(wěn)定的原子核。
②特點:
a.核力是強相互作用 的一種表現(xiàn)。
b.核力是短程力,作用范圍在1.5×10-15m之內(nèi)。
c.每個核子只跟鄰近的核子發(fā)生核力作用
(2)核能
①結(jié)合能:把構(gòu)成原子核的結(jié)合在一起的核子分開所需的能量。
②質(zhì)能方程:一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系,物體的總能量和它的質(zhì)量成正比,即
核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損Δm,其能量也要相應(yīng)減少,即
③質(zhì)能方程的意義:質(zhì)量和能量是物質(zhì)的兩種屬性,質(zhì)能方程揭示了質(zhì)量和能量是不可分割的,它建立了兩個屬性在數(shù)值上的關(guān)系。
(3)獲得核能的途徑
①重核裂變
定義:質(zhì)量數(shù)較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質(zhì)量數(shù)較小的原子核的過程。
特點:a.裂變過程中能夠放出巨大的能量;b.裂變的同時能夠放出2~3(或更多)個中子;c.裂變的產(chǎn)物不是唯一的。對于鈾核裂變有二分裂、三分裂和四分裂形式,但三分裂和四分裂概率比較小。
典型裂變方程:
11kg鈾全部裂變,它放出的能量超過2000t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時釋放的能量。
鏈式反應(yīng):用中子轟擊鈾核時,鈾核發(fā)生了裂變,釋放出的中子又引起了其他鈾核的裂變,也就是鏈式反應(yīng)。
使裂變物資能夠發(fā)生鏈式反應(yīng)的最小體積叫做它的臨界體積,相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。
利用鈾等放射性物質(zhì)的裂變制成了原子彈。
②輕核聚變
定義:某些輕核結(jié)合成質(zhì)量數(shù)較大的原子核的反應(yīng)過程。
特點:
a.聚變過程放出大量的能量,平均每個核子放出的能量,比裂變反應(yīng)中每個核子放出的能量大3至4倍;
b.聚變反應(yīng)比裂變反應(yīng)更劇烈;
c.對環(huán)境污染較??;
d.自然界中聚變反應(yīng)原料豐富。
典型的聚變方程:
(5)核反應(yīng)的幾種類型
注意:寫反應(yīng)方程式的時候注意方程兩邊:①質(zhì)量數(shù)守恒②電荷數(shù)守恒
說明:
1. 中間用單箭頭,不用等號;
2. 是質(zhì)量數(shù)守恒,不是質(zhì)量守恒;
3. 方程及生成物要以實驗為基礎(chǔ),不能杜撰。
(6)和平利用核能
解決能源危機根本途徑——核能
可開發(fā)的核裂變?nèi)剂腺Y源可使用上千年。
核聚變資源可使用幾億年。
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