第三节放射性同位素第三节放射性同位素第四章第四章 原子核原子核 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接学学 习习目目 标标1了解核反应了解核反应，会写核反应方程式会写核反应方程式2知道同位素及放射性同位素知道同位素及放射性同位素3了解放射性的应用与防护了解放射性的应用与防护 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接核反应的认识核反应的认识阅阅读读课课本本“ 核核反反应应” ，说说明明什什么么是是核核反反应应？核核反反应应的的条条件件和和实质是什么？实质是什么？提提示示：(1)核核反反应应的的条条件件：用用粒粒子子、质质子子、中中子子甚甚至至用用光光子子去轰击原子核去轰击原子核(2)核核反反应应的的实实质质：以以基基本本粒粒子子(粒粒子子、质质子子、中中子子等等)为为“ 炮炮弹弹” 去去轰轰击击原原子子核核(靶靶核核X)，从从而而促促使使原原子子核核发发生生变变化化，生成了新原子核生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子并放出某一粒子 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接除除了了天天然然放放射射性性元元素素会会产产生生自自发发核核衰衰变变外外，还还可可以以利利用用天天然然放放射射性性的的高高速速粒粒子子或或利利用用人人工工加加速速的的粒粒子子去去轰轰击击原原子子核核，以以产产生生新的原子核，这个过程叫做核反应新的原子核，这个过程叫做核反应在在核核反反应应过过程程中中，原原子子核核的的质质量量数数和和电电荷荷数数会会发发生生变变化化，同同时时伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应能伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应能衰变和核反应中，方程两边总的质量数和电荷数守恒衰变和核反应中，方程两边总的质量数和电荷数守恒 (1)卢瑟福用卢瑟福用粒子轰击氮核产生质子的核反应方程：粒子轰击氮核产生质子的核反应方程：(2)用用粒子轰击铍发现中子的核反应方程：粒子轰击铍发现中子的核反应方程： 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 (3)铀铀238原子核的原子核的衰变方程：衰变方程：(4)钍钍234原子核的原子核的衰变方程为：衰变方程为： 注注意意：核核反反应应过过程程一一般般是是不不可可逆逆的的，所所以以只只能能用用单单向向箭箭头头表示反应方向，不能用等号连接表示反应方向，不能用等号连接核核反反应应的的生生成成物物一一定定要要以以实实验验为为基基础础，不不可可凭凭空空只只依依据据两两个守恒捏造生成来写反应方程个守恒捏造生成来写反应方程核核反反应应中中遵遵循循质质量量数数守守恒恒，而而不不是是质质量量守守恒恒，核核反反应应前前后后的的总总质质量量一一般般会会发发生生变变化化(质质量量亏亏损损)而而释释放放出出能能量量核核能能 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接 1993年年，中中国国科科学学院院上上海海原原子子核核研研究究所所制制得得了了一一种种新新的的铂铂元元素素的的同同位位素素 .制制取取过过程程如如下下：(1)用用质质子子轰轰击击铍铍靶靶 产产生生快快中中子子；(2)用用快快中中子子轰轰击击汞汞 ，反反应应过过程程可可能能有有两两种种：生生成成 ，放放出出氦氦原原子子核核；生生成成 ，同同时时放放出出质质子子、中中子子(3)生生成成的的铂铂 发发生生两两次次衰衰变变，变成稳定的原子核汞变成稳定的原子核汞 .写出上述核反应方程写出上述核反应方程解解析析：由由题题目目可可知知制制得得 的的过过程程，可可根根据据每每个个过过程程中中已已知知的的原原子子核核、粒粒子子，依依据据电电荷荷数数、质质量量数数守守恒恒的的原原则则写写出出核核反应方程反应方程 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接根根据据质质量量数数守守恒恒、电电荷荷数数守守恒恒，确确定定新新生生核核的的电电荷荷数数和和质质量量数数，然后写出核反应方程然后写出核反应方程，如下：如下：答案：答案：见解析见解析 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接方法总结：方法总结：写核反应方程的原则是：写核反应方程的原则是：(1)质量数守恒和电荷数守恒；质量数守恒和电荷数守恒；(2)中中间间用用箭箭头头，不不能能写写成成等等号号，因因两两端端仅仅仅仅是是质质量量数数守守恒恒，没没有有体体现现质质量量相相等等；也也不不能能仅仅画画一一横横线线，因因箭箭头头的的方方向向还还表示反应进行的方向；表示反应进行的方向；(3)能量守恒能量守恒，但中学阶段不作要求；但中学阶段不作要求；(4)核核反反应应必必须须是是实实验验能能够够发发生生的的，不不能能毫毫无无根根据据地地随随意意乱乱写未经实验证实的核反应方程写未经实验证实的核反应方程 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接 课堂训练课堂训练1(多多选选)在在下下列列四四个个核核反反应应方方程程中中，X1、X2、X3和和X4各各代代表某种粒子表某种粒子，以下判断中正确的是以下判断中正确的是(AC)AX1是中子是中子BX2是质子是质子CX3是是粒子粒子 DX4是正电子是正电子1.放射性同位素放射性同位素卢卢瑟瑟福福用用粒粒子子轰轰击击氮氮原原子子核核打打出出了了质质子子；查查德德威威克克用用粒粒子子轰轰击击铍铍原原子子核核打打出出了了中中子子；约约里里奥奥居居里里夫夫妇妇用用粒粒子子轰轰击击铝铝原原子子核核打打出出了了中中子子，得得到到了了放放射射性性元元素素磷磷，磷磷发发生生衰衰变变放放出出正正电子试写出上述三个典型的核反应方程电子试写出上述三个典型的核反应方程提示：提示：原子核人工转变的三大发现原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应：年卢瑟福发现质子的核反应：(2)1932年查德威克发现中子的核反应：年查德威克发现中子的核反应：(3)1934年年约约里里奥奥居居里里夫夫妇妇发发现现放放射射性性同同位位素素和和正正电电子子的的核反应：核反应： 1同位素同位素具具有有相相同同质质子子数数而而中中子子数数不不同同的的原原子子，在在元元素素周周期期表表中中处处于于同一位置，因而互称同位素同一位置，因而互称同位素 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接2放射性同位素放射性同位素(1)定义：具有放射性的同位素，叫做放射性同位素定义：具有放射性的同位素，叫做放射性同位素(2)分类：可分为天然放射性同位素和人工放射性同位素分类：可分为天然放射性同位素和人工放射性同位素(3)人工放射性同位素的优点：人工放射性同位素的优点：种种类类多多：天天然然放放射射性性同同位位素素只只有有40多多种种，而而人人工工放放射射性性同同位素有位素有1 000多种多种放射强度容易控制放射强度容易控制可制成各种所需的形状可制成各种所需的形状半衰期短，废料易处理半衰期短，废料易处理因而放射性同位素的应用，一般都用人工放射性同位素因而放射性同位素的应用，一般都用人工放射性同位素 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接 (4)放射性同位素与放射性元素的同位素区别放射性同位素与放射性元素的同位素区别某某些些非非放放射射性性元元素素比比较较稳稳定定，但但在在人人工工转转变变的的条条件件下下，会会使使有有些些原原子子核核发发生生变变化化，形形成成这这种种非非放放射射性性元元素素的的同同位位素素，但但这这种种同同位位素素可可能能不不稳稳定定，会会发发生生衰衰变变，因因此此称称这这种种同同位位素素为为放放射射性性同同位位素素由由此此可可以以看看出出，放放射射性性同同位位素素并并不不表表示示放放射射性性元元素素的的同同位位素素，而而是是指指这这种种同同位位素素具具有有放放射射性性如如磷磷是是稳稳定定的的，不不具具有有放放射射性性若若用用粒粒子子轰轰击击铝铝核核，会会生生成成 ，它它是是磷磷的的同同位位素素，但但它它具具有有放放射射性性，因因此此称称 为为磷磷的的放放射射性同位素性同位素 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接3注意注意(1)同同位位素素的的核核外外电电子子数数相相同同，故故化化学学性性质质相相同同，由由于于它它们们的的中子数不同，因而它们的物理性质不同中子数不同，因而它们的物理性质不同(2)人人类类第第一一次次得得到到的的人人工工放放射射性性物物质质是是磷磷30，其其原原子子核核的的数数字符号为字符号为 ，其核反应方程为：，其核反应方程为： . (多多选选)氢氢有有三三种种同同位位素素，分分别别是是氕氕、氘氘、氚氚，即即 、 ，则，则 ()A它们的质子数相等它们的质子数相等 B它们的核外电子数相等它们的核外电子数相等C它们的核子数相等它们的核子数相等 D它们的中子数相等它们的中子数相等 目标篇目标篇 预习篇预习篇 考点篇考点篇 栏目链接解解析析：同同位位素素是是具具有有相相同同质质子子数数而而中中子子数数、质质量量数数不不同同的的原原子子A、B正确正确答案答案：AB 课堂训练课堂训练2人人类类探探测测月月球球，发发现现在在月月球球的的土土壤壤中中含含有有较较丰丰富富的的质质量量数数为为3的的氦氦，它它可可以以作作为为未未来来核核反反应应的的原原料料之之一一，氦氦的的这这种种同同位位素应表示为素应表示为(D)A B C D解解析析：同同位位素素的的质质子子数数相相同同，而而中中子子数数不不同同，因因氦氦的的核核电电荷荷数数为为2，月球的土壤中这种质量数为月球的土壤中这种质量数为3的氦应表示为的氦应表示为 .放射性同位素的应用及防护放射性同位素的应用及防护应用人工放射性同位素有哪些优势？应用人工放射性同位素有哪些优势？提提示示：(1)种种类类多多天天然然放放射射性性同同位位素素只只有有60多多种种，而而人人工放射性同位素有工放射性同位素有1 000多种多种(2)放射强度容易控制放射强度容易控制 .(3)可制成各种所需的形状可制成各种所需的形状(4)半衰期短半衰期短，废料易处理废料易处理(1)射线的应用射线的应用利利用用放放出出的的射射线线的的穿穿透透本本领领检检查查金金属属内内部部是是否否存存在在砂砂眼眼裂痕等，即所谓无损的裂痕等，即所谓无损的探伤探伤利利用用射射线线的的穿穿透透本本领领与与物物质质厚厚度度的的关关系系，来来检检查查各各种种产产品品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制利利用用射射线线的的电电离离本本领领使使空空气气电电离离而而把把空空气气变变成成导导电电气气体体，以消除化纤、纺织品上的静电以消除化纤、纺织品上的静电利利用用射射线线的的物物理理化化学学作作用用照照射射植植物物，引引起起植植物物变变异异而而培培育育良种，也可以利用它杀菌、治病良种，也可以利用它杀菌、治病(如放疗如放疗)等等利利用用射射线线的的化化学学效效应应可可以以促促进进高高分分子子化化合合物物的的聚聚合合反反应应，以以制制造造各各种种塑塑料料或或改改善善塑塑料料的的性性能能此此外外，还还可可以以利利用用射射线线使石油裂解，增加汽油的产品使石油裂解，增加汽油的产品(2)示踪原子的应用示踪原子的应用由由于于放放射射性性元元素素能能放放出出某某种种射射线线，可可用用探探测测仪仪器器对对它它们们进进行行跟跟踪踪，因因而而可可利利用用它它们们进进行行踪踪迹迹显显示示人人们们把把这这种种用用途途的的放放射性同位素叫做示踪原子射性同位素叫做示踪原子农业上探测农作物对肥料的吸收情况农业上探测农作物对肥料的吸收情况工业上检测机件的磨损情况工业上检测机件的磨损情况医学上提供生物机体内生理生化过程的动态信息医学上提供生物机体内生理生化过程的动态信息(3)半衰期的应用半衰期的应用地质和考古工作中，推断地层或古代文物的年代地质和考古工作中，推断地层或古代文物的年代利用生物残骸推断生物死亡年代利用生物残骸推断生物死亡年代2放射线的危害及防护放射线的危害及防护. 关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是()A利利用用射射线线可可以以改改变变布布料料的的性性质质，使使其其不不再再因因摩摩擦擦而而生生电电，从而达到消除有害静电的目的从而达到消除有害静电的目的B利利用用射射线线的的贯贯穿穿性性可可以以为为金金属属探探伤伤，也也可可以以进进行行人人体体的的透透视视C利利用用射射线线照照射射作作物物种种子子可可使使其其DNA发发生生变变异异，其其结结果果一一定定是更优秀的品种是更优秀的品种D利利用用射射线线治治疗疗肿肿瘤瘤时时一一定定要要严严格格控控制制剂剂量量，以以免免对对人人体体正常组织造成太大的伤害正常组织造成太大的伤害解解析析：利利用用射射线线消消除除有有害害静静电电是是利利用用射射线线的的电电离离作作用用，使使空空气气分分子子电电离离，将将静静电电导导走走，选选项项A错错误误；射射线线对对人人体体细细胞胞伤伤害害太太大大，不不能能用用来来进进行行人人体体透透视视，选选项项B错错误误；作作物物种种子子发发生生的的DNA突突变变不不一一定定都都是是有有益益的的，还还要要经经过过筛筛选选才才能能培培育育出出优优良良品品种种，选选项项C错错误误；利利用用射射线线治治疗疗肿肿瘤瘤对对人人体体肯肯定定有有副副作作用用，因此要科学地控制剂量因此要科学地控制剂量，选项选项D正确正确答案：答案：D方方法法总总结结：利利用用放放射射性性同同位位素素作作示示踪踪原原子子一一是是利利用用了了它它的的放射性放射性，二是利用放射性同位素放出的射线，二是利用放射性同位素放出的射线 课堂训练课堂训练3(多多选选)放放射射性性同同位位素素的的应应用用主主要要有有两两方方面面，下下列列实实际际应应用中利用其射线的有用中利用其射线的有(AC)A进行金属探伤进行金属探伤B检查输油管是否漏油检查输油管是否漏油C消毒灭菌消毒灭菌D证证明明人人工工合合成成的的牛牛胰胰岛岛素素和和天天然然牛牛胰胰岛岛素素是是同同一一物物质质解解析析：放放射射性性同同位位素素的的应应用用主主要要有有两两方方面面：一一方方面面利利用用它它的的射射线线进进行行金金属属探探伤伤、消消除除有有害害静静电电、改改良良品品种种、杀杀菌菌、消消毒毒、医医疗疗等等；另另一一方方面面作作为为示示踪踪原原子子，在在实实际际应应用用中中利利用用其其射射线线的的有有A、C，作作为为示示踪踪原原子子的的是是B、D.