【正文】 A＝ R＝－ dN/dt＝ λ其 中其 中其 中 即 23290Th經(jīng)過 6次 α衰變和 4次 β衰變 (共 10步衰變 )變?yōu)?20882Pb。 11步衰變 2步衰變 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 系列的衰變步驟可根據(jù)系列的始末成員的質(zhì)量和核電荷及 α、 β射線的知識所獲得 。 10步衰變 14步衰變 3步衰變 8步衰變 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 在發(fā)現(xiàn)了人造的鈾后元素之后，又增添了镎系： Np(4n＋ 1)系，包括 15種核素，由 24194Pu 23792Np 20983Bi。 括號中的數(shù)字表示一個特定系列的所有成員其質(zhì)量數(shù)都可以恰好被 4整除 ， 或者被 4整除后的余數(shù)為 2或 3。 U(4n＋ 2)系，包括 18種核素，由 23892U 20682Pb。 它們通過一系列的 α和 β衰變 , 變成原子序數(shù)為 82的鉛的同位素 。 8736Kr 8636Kr＋ 10n ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 放射性衰變系 在自然界出現(xiàn)的天然放射性核素 ， 按其質(zhì)量 ， 可以劃分為 Th、 U和 Ac三個系列 。 β＋ ＋ β－ 2γ ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) (5) K 電子俘獲 人工富質(zhì)子核可以從核外 K層俘獲一個軌道電子 ，將核中的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個中子和一個中微子： 11P＋ 0－ 1e 10n＋ 00ν 74Be＋ 0－ 1e(K) 73Li＋ 00ν 在 K 電子俘獲的同時還會伴隨有 X 射線的放出 ， 這是由于處于較高能級的電子跳回 K層 ， 補充空缺所造成的 。 β＋ 衰變可看成是核中的質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子的過程： 11P 10n＋ 0＋ 1e＋ 00ν 式中 00ν是反中微子 。 發(fā)射出 γ 射線后 ， 原子核的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)保持不變 ， 只是能量發(fā)生了變化 。 核中中子衰變產(chǎn)生 0－ 1β： 10n 11P＋ 0－ 1e＋ 00 ν 核素經(jīng) β 衰變后 ， 質(zhì)量數(shù)保持不變 ， 但子核的核電荷較母核增加一個單位 ， 在周期表中位置右移一格 。 一般認(rèn)為 , 只有質(zhì)量數(shù)大于 209的核素才能發(fā)生 α 衰 變，因此， 209是構(gòu)成一個穩(wěn)定核的最大核子數(shù)。 母核放射出 α 射線后 ， 子體的核電荷和質(zhì)量數(shù)與母體相比分別減少 2和 4。 可以將中子看成是被等量的負(fù)電荷所圍繞的質(zhì)子，作為一個整體，中子是電中性的。 如果由一個中子 10n變?yōu)橐粋€質(zhì)子 11P和一個電子 0－ 1e(三個粒子的自旋均為 1/2)時 , 為了平衡自旋需要生成一個中微子 00ν。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 一些重要的基本粒子的特征 分類 粒子 符號 電荷 ( 以電子電荷為單位 ) 質(zhì)量 ( 以電子質(zhì)量作單位 ) 自旋 衰變 平均壽命 光子 光子 γ 0 0 穩(wěn)定 0 .0 0 5 1 /2 1 .0 0 0 1 /2 1 .0 0 0 1 /2 輕子 中微 子 電子 正電子 μ 子 ν e－， β－ e＋， β＋ μ? 0 － 1 ＋ 1 ? 1 206 1 /2 e?＋ 2ν 穩(wěn)定 穩(wěn)定 ( ＞ 5 1021年 ) 穩(wěn)定 ( ＞ 5 1021年 ) 5 10－ 6 s 273 0 介子 π π π? π0 ? 1 0 263 0 μ?＋ ν ν 2 5 n s 5 10－ 14 s 1836 1 /2 1836 1 /2 1840 1 /2 重子 質(zhì)子 反質(zhì)子 中子 超子 P＋，11H P－ n Λ? ＋ 1 － 1 0 ? 1 P＋＋ e－＋ ν n ＋ π? 穩(wěn)定 ( ＞ 5 1030年 ) 穩(wěn)定 ( ＞ 5 1030年 ) 9 1 8 s 0 .1 n s ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 正電子在獨立存在時是穩(wěn)定的 ， 但與電子相遇時就一起轉(zhuǎn)化為一對光子 。 物質(zhì)是無限可分的 ， 基本粒子的概念將隨著人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識的進(jìn)展而不斷發(fā)展 。 一些重要的基本粒子的性質(zhì)已經(jīng)確定并列成了表 ，認(rèn)識這些基本粒子的特性對了解放射性衰變具有重要意義 。 許多基本粒子都有對應(yīng)的反粒子 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 基本粒子簡介 基本粒子是泛指比原子核小的物質(zhì)單元 ， 包括電子 、 中子 、 質(zhì)子 、 光子以及在宇宙射線和高能原子核實驗中所發(fā)現(xiàn)的一系列粒子 。mol－ 1。 第五 ， 化學(xué)反應(yīng)吸收和放出的能量大約為 10～ 103 kJ 放射性衰變過程－自發(fā)核反應(yīng) ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 第三 ， 化學(xué)反應(yīng)中各同位素的反應(yīng)是相似的 ， 而核反應(yīng)中各同位素的反應(yīng)不同 。? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 第 十二 章 放 射 性 和 核 反 應(yīng) ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 放射性衰變過程－自發(fā)核反應(yīng) 放射性衰變動力學(xué) 核的穩(wěn)定性和放射性衰變類型的預(yù)測 質(zhì)量虧損和核結(jié)合能 核裂變與核聚變 超重元素的合成 習(xí)題 : 4, 5, 7, 10, 13, 15, 18, 20(1)、 (3)、 (5)、 ( )(9)、 (11)、 (13) 要點 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 原子核通過自發(fā)衰變或人工轟擊而進(jìn)行的核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)有根本的不同： 第一 ， 化學(xué)反應(yīng)涉及核外電子的變化 ， 但核反應(yīng)的結(jié)果是原子核發(fā)生了變化 。 第二 ， 化學(xué)反應(yīng)不產(chǎn)生新的元素 ， 但在核反應(yīng)中 ，一種元素嬗變?yōu)榱硪环N元素 。 第四 ， 化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)鍵有關(guān) ， 核反應(yīng)與化學(xué)鍵無關(guān) 。mol－ 1， 而核反應(yīng)的能量變化在 108～ 109 kJ 最后 ， 在化學(xué)反應(yīng)中 ， 反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變 ， 但在核反應(yīng)中會發(fā)生質(zhì)量虧損 。 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的基本粒子有 30余種 ， 連同它們的共振態(tài) (基本粒子相互碰撞時 ， 會在短時間內(nèi)形成由二個 、三個粒子結(jié)合在一起的粒子 )共有 300余種 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 每一種基本粒子都有確定的質(zhì)量 、 電荷 、 自旋和平均壽命 ， 它們多數(shù)是不穩(wěn)定的 ， 在經(jīng)歷一定的平均壽命后轉(zhuǎn)化為別種基本粒子 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 根據(jù)基本粒子的靜止質(zhì)量大小及其他性質(zhì)差異可將基本粒子分為四類：光子 、 輕子 、 介子和重子 (包括核子 ， 超子 )。 事實上 ， “ 基本粒子 ” 也有其內(nèi)部結(jié)構(gòu) ， 因而不能認(rèn)為 “ 基本粒子 ” 就是物質(zhì)最后的最簡單且基本的組成單元 ， 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 ， 如正電子 、 介子 、 中微子等都是核子 (質(zhì)子和中子的總稱 )—— 核子以及質(zhì) —— 能相互作用的副產(chǎn)物 。 反質(zhì)子 P－ 與質(zhì)子具有相同的特征 ， 只是電荷相反 ，在自然界反質(zhì)子不能穩(wěn)定存在 ， 因為它能同物質(zhì)相互作用而迅速毀滅 。 中微子靜止質(zhì)量為 0, 電中性 , 自旋 1/2，以光速運動 , 幾乎不被物質(zhì)所吸收 , 穿透力極強 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng) 放射性射線 天然放射性核素在衰變時可以放出三種射線： (1) α 射線 42He2＋ α 射線是帶二個正電荷的氦核流 ， 粒子的質(zhì)量大約為氫原子的四倍 ， 速度約為光速的 1/15， 電離作用強 ，穿透本領(lǐng)小 ， mm厚的鋁箔即可阻止或吸收 α 射線 。 子核在周期表中左移二格 ， 如 22688Ra 22286Rn2－ ＋ 42He2＋ 。 ? ? ? ? 第十二章 :放射性和核反應(yīng)