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第二节 原子核 [知识要点] （一）原子核的符号 其中 X——元素的符号； Z——原子核的电荷数； A——原子核的质量数。 （二）天然放射现象和三种射线 能够自发地放出射线（可穿透黑纸，使照相底片感光）的元素叫作放射性元素，这种现象叫作天然放射现象。发现这种现象的是法国物理学家贝克勒尔，研究这种现象的有法国物理学家皮埃尔·居里、玛丽·居里夫妇等。 射线分成三部分，如图14-7所示。 （1）射线。它是高速的氦原子核（）粒子流。其速度约为光在真空中速度的，贯穿本领很小，电离作用和感光作用很强。 （2）射线。它是高速的电子（）流，速度接近光速，贯穿本领较强，电离作用较弱。 （3）射线。是频率很高的光子流。贯穿本领最强，电离作用最弱。 （三）放射性元素的衰变 原子序数大于83的天然存在的元素的原子核都不稳定，会自发地放出射线变为另一种元素的原子核，这种变化叫做原子核的衰变。 （1）衰变。原子核放出粒子的衰变 （2）衰变。原子核放出粒子的衰变 （3）衰变。原子核放出光子，是伴随a粒子或粒子产生而向外辐射的。 （4）衰变规律。衰变前原子核的质量数和电荷数与衰变后生成的新核及放出的粒子的质量数与电荷数是守恒的。 （5）半衰期。半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。它是由这种元素的原子核内部本身的因素决定的，与原子所处的物理状态或化学状态无关。不同元素具有不同的半衰期，有的长达几十亿年，有的短到几万分之一秒。 （四）原子核的人工转变（用人工方法使原子核发生转变的过程） （1）质子的发现（卢琵福） 方程如下，实验装置见示意图14-8。 （2）中子的发现（查德威克） 方程如下，实验装置见示意图14-9。 （五）原子核的组成 原子核是由质子和中心（统称核子）组成的。质子数就是核电荷数，也就是原子序数，中子数则是核的质量数和核电荷数之差。 质子数相同，中子数不同的原子互称同位素。 [疑难分析] 1.放射性元素衰变的半衰期。 半衰期是说某元素的大量原子核衰变的平均快慢程度。它是该元素大量的原子核内在的自发产生的一种统计规律。半衰期只适用于大量放射性原子构成的样品。如果放射性元素的原子核数目极少或者为个别的原子核，半衰期就没有意义了。因为这时失去了统计规律存在的前题。这些极少数的原子核经过多长时间发生衰变，以及衰变的快慢程度是受偶然因素支配的，我们无法预测。 半衰期的定义是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。设原来的原子核的数目为n0，放射后剩余的这元素的原子核的数目为n，半衰期为T，衰变的时间为t，他们之间的关系式为： 又因为放射性元素的质量和它包含的原子核的数目成正比。因此可以相应假设原来的元素的质量为m0，放射后剩余的这元素的质量为m，半衰期为T，衰变的时间为t，他们间的关系公式应为 注意，半衰期不是放射性元素平均寿命的一半。放射性元素经过半衰期是其半数核发生衰变，而该元素的样品的总质量并非减半。 2.放射性元素的衰变是否属于核反应。 放射性元素的原子核在发生衰变后变成新的原子核，从原子核的变化的这个意义上来说，可以认为衰变是核反应，所以有些书上的习题中把衰变和原子核的人工转变统称为核反应。 但是，核反应是说某种微观粒子与原子核相互作用时，使核的结构发生变化，形成新核，并放出一个或几个粒子的过程。这是一个被动的过程。而衰变是不稳定的原子核自发放出射线变为另一种元素的原子核的现象。这是一个自发的过程。因此，核反应就它的定义来说是不包括衰变的，所以放射性元素的衰变不属于核反应。 当然，我们应该强调：无论是衰变还是核反应，它们都必须遵从能量、动量、质量(数)和电荷(数)等于恒定律。 我们还应特别指出，无论是原子核的衰变还是原子核的人工转变都不能凭空想象，也不能认为只要符合电荷数、质量数守恒的随意书写就可以了，而是要根据实验事实来决定的。 核反应通常是不可逆的，方程中只能用箭头“”连接并指明反应方向，而不能用等号连接。 3.在原子核的衰变中，放出射线、射线和正电子的原因。 原子核是由质子和中子组成的。虽然核子(质子、中子)在很小的原子核里紧密地聚集在一起，但是他们还是在不断地运动着和变化着。而两个质子跟两个中子常常更紧密地结合在一起，形成一个粒子，离开原子核成为射线。 原子核中是没有电子的，但在一定条件下，核内的一个中子可以变成一个质子，同时放出一个电子，离开原子核，从而形成射线。其方程为 原子核中更是没有正电子的，但是粒子轰出铝箔，新生成的原子核是磷的同位素，具有放射性，像天然