1、第一节第一节 原子核的基本性质原子核的基本性质一一.组成组成1.1.原子核原子核:质子质子:带一个单位的正电荷带一个单位的正电荷中子中子:中性粒子中性粒子 m=1.007277 m=1.007277 原子质量单位原子质量单位 m=1.008665m=1.008665 原子质量单位原子质量单位 核子在一定条件下可以相互转化核子在一定条件下可以相互转化XAZ 312111HHHOOO188178168 元素符号元素符号质量数质量数质子数质子数中子数中子数 =A-ZA-Z2.2.以组成分类：以组成分类：a.a.同位素：质子数相同，中子数不同同位素：质子数相同，中子数不同氚氘氕 一个原子质量单位一个原
2、子质量单位 u=1.66055u=1.6605510-27 Kg b.b.同质异能素：质子数相同，中子数相同，能量不同同质异能素：质子数相同，中子数相同，能量不同113m1134949 In In 铟 c cm99439943鍀TT 3231HeHc.c.同量异位素：核子数相同，质子数不同同量异位素：核子数相同，质子数不同ONC148147146 稳定性核素稳定性核素3.3.以性质分类：以性质分类：放射性核素放射性核素二二.性质性质1.1.体积体积:非常小半径：102.1:150310mRARRARRV3033434Vm2.2.密度密度:ARm3034AA31527)102.1(41066.1
3、3317/103.2mkg三三.稳定性稳定性 1.1.质量亏损质量亏损铍铍Be94uBe 072433.95008665.14007277.1 :94原子核质量：原子核质量：9.0121858 u9.0121858 u中子质量：中子质量：1.008665 u1.008665 u质子质量：质子质量：1.007277 u1.007277 uum 062472.00121858.9072433.9 :原子核质量原子核质量 209 A209 不稳定不稳定质子数质子数中子数中子数名称名称稳定的核数目稳定的核数目Z ZA-ZA-Z偶偶偶偶偶偶核偶偶核156156偶偶奇奇偶奇核偶奇核4848奇奇偶偶奇偶核奇
4、偶核5050奇奇奇奇奇奇核奇奇核5 5第二节第二节 核衰变的类型核衰变的类型核衰变：放射性核素自发地以各种形式转化为另一核核衰变：放射性核素自发地以各种形式转化为另一核严格遵守严格遵守:质量守恒定律质量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律电荷数守恒定律电荷数守恒定律核子数守恒定律核子数守恒定律衰变前后的质量差衰变前后的质量差衰变时的能量衰变时的能量(衰变能衰变能)一一.衰变和内转换衰变和内转换原子核（激发状态）原子核（激发状态）跃迁跃迁内转换内转换稳定稳定跃迁：核子在核内处于运动状态，不同运动状态跃迁：核子在核内处于运动状态，不同运动状态 对应不同能量对应不同能量核的能量状
5、态分成一系列等级核的能量状态分成一系列等级:核能级核能级激发态激发态3.093.683.866.877.67 激发态基态123136C基态基态衰变衰变波长波长 0.01nm 0.01nm特点：特点：射线谱不连续（能级不连续）射线谱不连续（能级不连续）A A，Z Z不变，不变，光子光子贯穿本领强贯穿本领强内转换内转换：将能量直接传给核外内层电子：将能量直接传给核外内层电子将内层电子打出将内层电子打出 (自由电子自由电子)基态内转换%11%89mcT二二.衰变衰变放射性核素放射性核素A A较小的核较小的核 4 42 2HeHe 衰变衰变一个一个 4 42 2HeHe ：粒子粒子许多许多 4 42
6、2HeHe ：射线射线天然放射性核素天然放射性核素:衰变衰变,使使A A减少减少同种核放出的同种核放出的粒子速度相同粒子速度相同不同核放出的不同核放出的粒子速度不相同粒子速度不相同QHeYXAZAZ衰变4242 :，周期表中前移两位少，少24ZA衰变位移法则 eV 42粒子能量高百万携带，由HeQQHeRnRa422228622688粒子的核素，少数能够放射天然：209A1471446260 ,SmNd半衰期很长 似稳衰变的只是少数人工：a.射线能谱不连续衰变，内转换有若子核处于激发态，伴 .b贯穿本领小特点：特点：三三.衰变衰变某些原子核不稳定：质子数过多或中子数过多某些原子核不稳定：质子数
7、过多或中子数过多中子数质子数转变 另一核粒子核自发，符号相反质量相同，电荷量相同电子正电子粒子1.1.-衰变衰变QeHn :,011110一定条件下中子数过多：粒子一个e01 ：电子流，射线许多e01 QeYXAZAZ :011衰变一位，周期表中后移多不变，1ZAQeSP 0132163215a.a.能谱连续能谱连续:衰变能由衰变能由粒子与反中微子共有粒子与反中微子共有能量分配不固定能量分配不固定b.b.若子核处于激发态，伴有若子核处于激发态，伴有衰变衰变贯穿本领很强贯穿本领很强2.2.+衰变衰变Qen011011H :下质子数过多：一定条件QeYXAZAZ衰变011 :，周期表中前移一位少不
8、变，1ZA a.a.能谱连续能谱连续:同同-衰变衰变b.b.若子核处于激发态，伴有若子核处于激发态，伴有衰变衰变特点：特点：特点：特点：四四.电子俘获电子俘获质子数过多：自由质子并不能放出电子质子数过多：自由质子并不能放出电子QneH100111QYeXAZAZ101 :过程，周期表中前移一位少不变，1ZA.a电子被俘获，空出一个位置射线有若子核处于激发态，伴 .b射线产生标识X总结：总结：射线能谱不连续，射线能谱不连续，射线能谱连续射线能谱连续19331933年泡利提出中微子假设年泡利提出中微子假设衰变衰变:子母核是同质异能素子母核是同质异能素衰变：子母核是同量异位素衰变：子母核是同量异位素
9、电子俘获：子母核是同量异位素电子俘获：子母核是同量异位素特点：特点：第三节第三节 核衰变的规律核衰变的规律规律放射性核素内转换 YXQdtNdN,NdtdN一一.衰变规律衰变规律大量核大量核 t=0t=0 时时:母核数母核数 N N0 0 t=tt=t 时时:母核数母核数 N Ndtdt:衰变掉的母核数为衰变掉的母核数为 dNdN(1)(1):衰变常数，由核素性质决定衰变常数，由核素性质决定与核素化学性质无关，不随外界条件变化与核素化学性质无关，不随外界条件变化(2)(2)负号表示母核数随时间增长而减少负号表示母核数随时间增长而减少NdtdN(3)(3)某一核素进行某一核素进行 n n 种衰变
10、种衰变:每种衰变常数：每种衰变常数：1 1，2 2，n n，总衰变常数：总衰变常数：=1 1+2 2+n nNdtdN母核数：单位时间内衰变掉的dtdN：衰变几率NdNteNN0衰变定律衰变定律t t0 0N NT 2T 3T 4TT 2T 3T 4TN N0 0N N0 0/2/2N N0 0/4/4ntntt个核的寿命第第二个核的寿命第一个核的寿命:21每个核的寿命不同均值定的放射源，寿命的平平均寿命：原子核数一1=三三.半衰期半衰期 ：描述核衰变快慢的物理量：慢更常用的物理量半衰期：描述核衰变快二二.平均寿命平均寿命原子核的寿命：放射性核素衰变前存在的时间原子核的寿命：放射性核素衰变前存
11、在的时间半衰期半衰期:T T0tNN e02NNtT将：，代入ln2T0.693693.0ln20012ttTTNN eNT T 表示放射性核素衰变快慢，不同核素，表示放射性核素衰变快慢，不同核素，T T 不同不同 定义：少一半所经历的时间放射性核素的核数目减四四.放射性活度放射性活度dN/dtdN/dt：单位时间内母核衰变掉的数目：单位时间内母核衰变掉的数目dN/dtdN/dt 放射掉的放射掉的N N 放射源越强放射源越强dtdNANteN0teA0TtA210teAA0时的放射性活度0 :0tA）贝可（秒一个核衰变：单位：BqSI1 /Bq10107.31Ci Ci ），居里（常用：例例2
12、2688,1600.:RaTy求?镭的活度 1g后的活度镭经yg1600 1解解:11-10.693ln21.37 10 1600 365 24 60 60T秒个镭原子核中有 106.02 2262322688Rag :122688的原子核数Rag个 1066.22261002.621230NCiBqNA1 1064.31000021NN CiBqNA5.0 1082.110例例?,103.7 73215一周后尚存多少出厂时的放射性活度BqP 14.3 TdBqA 103.770解解:查表查表dt 7 012tTAA3.147721107.3Bq 1063.27例例的放射性活度铀盐求)O(U 583gyTU92381047.4:8428163238)O(U 83的分子量铀盐解解:523883的含量中UOUggm24.484232385:238的原子核数目U231002.623824.4NNANT693.02391002.623824.46060243651047.4693.0Bq 1027.54
