半衰期公式推导过程,有效半衰期的计算公式

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-04-10 19:00:00

由于电子的质量比核子的质量小得多,因此,我们可以认为电子的质量数为0、电荷数为-1,可以把电子表示为⁰₋₁e。这样,原子核放出一个电子后,因为其衰变前后电荷数和质量数都守恒,新核的质量数不会改变但其电荷数应当加1。其衰变方程为

²³⁴₉₀Th→²³⁴₉₁Pa+⁰₋₁e

放出β粒子的衰变叫作β衰变。

β衰变方程:

半衰期公式推导过程,有效半衰期的计算公式(5)

β粒子的本质:β粒子就是电子.

β衰变的实质:原子核内的一个中子转化为一个质子,放出一个电子,即n¹₀→₁¹H ⁰₋₁e.

β衰变后生成的新元素,其核电荷数比衰变前增加1,在元素周期表中的位置向后移一位.

☞“电荷数之和”指代数和,因为发生β衰变时,电子的电荷数是-1。

☞发生β衰变时,除了产生电子⁰₋₁e外,还产生反电子中微子ve。由于的质量数和电荷数都是0,所以在中学教科书中一般都不写出。

☞思考与讨论

在衰变中,质量数、核电荷数有什么变化规律?原子核里没有电子,衰变中的电子来自哪里?

进一步的研究发现,β衰变的实质在于核内的中子转化成了一个质子和一个电子(图),

半衰期公式推导过程,有效半衰期的计算公式(6)

其转化方程是

n¹₀→H¹₁ ⁰₋₁e

这种转化产生的电子发射到核外,就是β 粒子;与此同时,新核少了一个中子,却增加了一个质子。所以,新核质量数不变,而电荷数增加1。

事实表明,两个中子和两个质子能十分紧密地结合在一起,因此,在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来,于是,放射性元素就发生了α衰变。

原子核的能量也跟原子的能量一样,其变化是不连续的,也只能取一系列不连续的数值,因此,也存在着能级,同样是能级越低越稳定。放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时产生的新核处于高能级,这时它要向低能级跃迁,并放出γ光子。因此,γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。当放射性物质连续衰变时,原子核中有的发生α衰变,有的发生β衰变,同时伴随着γ射线辐射。这时,放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β、γ三种射线。

γ辐射

γ射线的本质:γ射线的本质是高能光子流,不带电,产生γ射线的元素在元素周期表中的位置不变.

γ射线的来源:伴随着α射线、β射线产生.放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时,蕴藏在核内的能量往往会释放出来,使产生的新核处于高能级,这时它要向低能级跃迁,能量以光子的形式辐射出来.

一种元素只能发生一种衰变,但在一块放射性物质中可以同时放出α、β和γ三种射线。

原子核衰变方程的书写

(1)书写原子核衰变方程的依据

原子核衰变时电荷数和质量数都守恒,即衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和,衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和.

(2)书写原子核衰变方程应注意的问题

①中间用单箭头,不用等号.

②是质量数守恒,不是质量守恒.

③方程及生成物要以实验为基础,不能杜撰.

半衰期公式推导过程,有效半衰期的计算公式(7)

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