元素衰变

定义：我们把一种元素经放射过程变成另一种元素的现象，称为原子核的衰变。原子序数大于83的所有元素，都具有放射性；原子序数小于83的元素，有的也具有放射性。

能够自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素。

1、α 衰变:释放出α 射线。α 射线实际上是α 粒子流,α 粒子含两个质子

和两个中子,表示成: α 。实际上就是氦核: He。如: U→ Th+ He

α 衰变将导致质子数减小 2 单位,中子数减小 2 单位。

2、β 衰变:释放出β 射线。β 射线实际上是β 粒子流,β 粒子含一个单位

负电荷,质量接近为 0,表示成:    β 。实际上就是电子:    e。由于核内并无电 子,因此认为是中子转变成质子时产生β 粒子,即:

n→H+e 如: Th→ Pa+ e

β 衰变将导致质子数增加 1 个单位,中子数减小 1 个单位(质量数不变)。 显然,位于稳定带上方的不稳定同位素将可能产生β 衰变。

3、γ 衰变:释放出γ 射线。γ 射线实际上是波长很短的电磁波,即高能光

子。高能光子本身不带电,没有静止质量,表示成: γ 。γ 射线常伴随着α 射

线或β 射线一起射出。γ 射线的释放,将导致核的能量降低,使得核更稳定,但因不改变质子数和中子数,故核反应方程式中一般不写出。

4、正电子衰变 正电子与电子仅电荷相反,表示成: e,可认为是随着核中质子转变成中子

时射出的: H→ n+ e 如: P→ Si+ e

释放正电子,导致质子数减小 1 个单位,中子数增加 1 个单位。显然,位于 稳定带下方的不稳定同位素将可能产生正电子衰变。

5、电子俘获 电子俘获是原子核从核外电子层俘获一个电子使质子转变成中子:

H+e→n 显然这是β 衰变的逆过程。如: Be + e → Li

2电子俘获导致质子数减小 1 个单位,中子数增加 1 个单位。显然,位于稳定 带下方的不稳定同位素将可能产生正电子衰变。

核化学方程式

书写核化学方程式的规则：

(a)方程式两端的质量数之和相等；

(b)方程式两端的原子序数之和相等。

半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间．

放射性元素衰变有一定的速率．如氧222经衰变变为钋218，每经过3.8天就有一半的氡发生衰变，即经过3.8天后剩下一半的氡，再经过3.8天，剩下的氡又有一半发生衰变，只剩下四分之一氡，再经3.8天剩下八分之一氡，再经3.8天剩下十六分之一氡，……．

半衰期反映放射性元素衰变的速率，每种放射性元素都有一定的半衰期，如镭226变为氡222的半衰期为1620年；铀238变为钍234的半衰期为4.5×109年．半衰期只与元素本身有关，与元素所处的物理、化学状态及周围环境、温度都无关．

核裂变 (nuclear fission)

指大核分裂为小核的过程.普通核电站都依赖于裂变过程产生的能量.

核裂变原理是内部质量转换为能量

核裂变是原子核分裂为两个质量相近的核的过程(分裂成更多的核的几率

太小),同时释放出 2-4 个中子。

核裂变能：将某个重核分裂，变成中等质量核，中等质量核的结合能要比重核大，因此这个重核的每个核子就要继续发生质量亏损而放出能量。

由裂变产生的 2-4 个中子经过减速成慢中子,则这些慢中子又能引起另外的

U 裂变,依此类推。该过程称为链式裂变反应。

链式裂变反应的条件:必须保证由原子核裂变所产生的中子有一定的数量。

中子有三方面的消耗:被其它核俘获(不产生裂变)、逸出而损耗、进行裂变。

因此只有在铀的质量或体积大于一定限度时才可能保证有足够的中子以进行链式核反应。这种保持链式反应必须的裂变物质的量称为临界质量。

裂变物质的量大于临界质量时发生链式裂变反应;裂变物质的量小于临界质量时不发生链式裂变反应。