5.1 原子核的組成-1

1原子核的組成第五章原子核目錄CONTENTS天然放射現(xiàn)象01原子核的組成射線的本質(zhì)0302

關(guān)于原子核內(nèi)部信息的研究，最早來自礦物的天然放射現(xiàn)象。那么，人們是怎樣從破解天然放射現(xiàn)象入手，一步步揭開了原子核秘密的呢？思考與討論：各種鈾礦石：天然放射現(xiàn)象01一、天然放射現(xiàn)象

1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見的射線，它能穿透黑紙使照相底版感光。

貝克勒爾一、天然放射現(xiàn)象

受到貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)的鼓舞，波蘭裔法國物理學(xué)家瑪麗·居里和她的丈夫皮埃爾·居里對鈾和含鈾的各種礦石進(jìn)行了深入研究。發(fā)現(xiàn)這種瀝青中還存在著兩種能夠發(fā)出更強(qiáng)射線的新元素，居里夫人把其中一種元素命名為釙（Po），另一種元素命名為鐳（Ra）。居里夫婦一、天然放射現(xiàn)象1.物質(zhì)發(fā)出射線的性質(zhì)稱為放射性，具有放射性的元素稱為放射性元素。3.放射性元素自發(fā)地發(fā)出射線的現(xiàn)象，叫作天然放射現(xiàn)象。2.原子序數(shù)大于83的元素，都能自發(fā)地發(fā)出射線，原子序數(shù)小于或等于83的元素，有的也能發(fā)出射線。射線的本質(zhì)02二、射線的本質(zhì)

若在射線經(jīng)過的空間施加磁場，可以發(fā)現(xiàn)射線分裂成三束，其中兩束在磁場中向不同的方向偏轉(zhuǎn)，這說明它們是帶電粒子流；另一束在磁場中不偏轉(zhuǎn)，說明它不帶電。于是，人們把這三種射線分別叫作α射線、β射線和γ射線。思考與討論：

如果α射線、β射線都是帶電粒子流，按照圖5.1-1中標(biāo)出的徑跡判斷，它們分別帶什么電荷？

如果不用磁場而用電場判斷它們帶電的性質(zhì)，兩個電極怎樣放置可以使三種射線大致沿圖示的方向偏轉(zhuǎn)？二、射線的本質(zhì)α射線是高速粒子流，粒子帶正電，電荷量是電子的2倍，質(zhì)量是氫原子的4倍，其組成與氨原子核相同。a粒子的速度可以達(dá)到光速的1/10。由于a粒子帶電，質(zhì)量又比較大，通過氣體時很容易把氣體分子中的電子剝離，使氣體電離.

由于與物質(zhì)中的微粒作用時會損失自己的能量，a粒子的穿透能力較弱，在空氣中只能前進(jìn)幾厘米，用一張紙就能把它擋住.1.α射線：二、射線的本質(zhì)

與α射線偏轉(zhuǎn)方向相反的那束射線帶負(fù)電荷，我們把它叫做β射線.研究發(fā)現(xiàn)β射線由帶負(fù)電的粒子（β粒子）組成.進(jìn)一步研究表明β粒子就是電子.

β射線是高速電子流，它的速度更大，可達(dá)光速的99%。它的電離作用較弱，穿透能力較強(qiáng)，很容易穿透黑紙，也能穿透幾毫米厚的鋁板.2.β射線：二、射線的本質(zhì)

中間不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的那束射線叫做γ射線，研究表明，γ射線的實質(zhì)是一種波長極短的電磁波，它不帶電，是中性的.

γ射線是能量很高的電磁波，波長很短，在10-10m以下。它的電離作用更弱，穿透能力更強(qiáng)，甚至能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土.3.γ射線：二、射線的本質(zhì)α射線β射線γ射線氦原子核高速電子流高能量電磁波成分速度貫穿能力電離能力帶電量1/10光速接近光速光速弱紙能檔住較強(qiáng)，幾毫米鋁板很強(qiáng)幾厘米鉛板幾十厘米混凝土很容易較弱更小2e-e04.影響放射性的因素（1）如果一種元素具有放射性，那么不論它是以單質(zhì)的形式存在，還是以某種化合物的形式存在，放射性都不受影響，即放射性與元素所處的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。

(2)放射性的強(qiáng)度也不受溫度、外界壓強(qiáng)的影響，即放射性與元素存在的物理狀態(tài)無關(guān)。是原子核的性質(zhì)，而不是原子的性質(zhì)。只與原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。5.發(fā)現(xiàn)放射性的意義表明原子核也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。拓展學(xué)習(xí)：威耳遜云室

圖5.1-2是威耳遜云室的實物照片。云室內(nèi)部設(shè)計有可以上下移動的活塞，上蓋是透明的，可以通過它觀察粒子運動的徑跡。云室里面有干凈的空氣。實驗時，先往云室里加少量酒精，使室內(nèi)充滿酒精的飽和蒸氣，然后迅速向下拉動活塞，室內(nèi)氣體膨脹，溫度降低，酒精蒸氣達(dá)到過飽和狀態(tài)。這時如果有粒子在室內(nèi)氣體中飛過，使沿途的氣體分子電離，過飽和酒精蒸氣就會以這些離子為核心凝結(jié)成霧滴，于是顯示出粒子運動的徑跡。這種云室是英國物理學(xué)家威耳遜在1912年發(fā)明的，叫作威耳遜云室。圖5.1-3中甲、乙兩圖分別是α射線和β射線在云室中的徑跡。α粒子的質(zhì)量比較大，在氣體中飛行時不易改變方向。由于它的電離本領(lǐng)大，沿途產(chǎn)生的離子多，所以它在云室中的徑跡直而清晰。高速β粒子的徑跡又細(xì)又直，低速β粒子的徑跡又短又粗而且是彎曲的。γ射線的電離本領(lǐng)很小，在云室中一般看不到它的徑跡。原子核的組成03三、原子核的組成1.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：（1）1919年，盧瑟福用鐳放射出的α粒子轟擊氮原子核，從氮原子核中打出了質(zhì)子。（2）質(zhì)子帶正電荷，電荷量與一個電子的電荷量相等。質(zhì)子的質(zhì)量為：mp＝1.672621898×10-27kg原子核是否只是由質(zhì)子組成呢？核的質(zhì)量質(zhì)子質(zhì)量核的電量質(zhì)子電量？

盧瑟福進(jìn)而猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子，這一猜想被他的學(xué)生查德威克用實驗證實，并得到公認(rèn)。核的質(zhì)量質(zhì)子質(zhì)量核的電量質(zhì)子電量>三、原子核的組成2.中子的發(fā)現(xiàn)1932年英國物理學(xué)家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子，通過研究證明中子的質(zhì)量和質(zhì)子的質(zhì)量基本相同，但是不帶電。是中性粒子，在對各種原子核進(jìn)行的實驗中，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和電子是組成原子核的兩種基本粒子。三、原子核的組成三、原子核的組成3.原子核的表示：三、原子核的組成（1）核子：質(zhì)子和中子都是原子核的組成成分，所以統(tǒng)稱為核子。（2）電荷數(shù)：原子核所帶的電荷總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個整數(shù)表示原子核的電荷量，叫作原子核的電荷數(shù)，用Z表示。（3）質(zhì)量數(shù)：原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個倍數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)，用A表示。3.原子核的表示：X表示

元素符號Z表示質(zhì)子數(shù)A表示

質(zhì)量數(shù)三、原子核的組成3.原子核的表示：三、原子核的組成（4）同位素：些具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子核組成的元素，在元素周期表中處于同一位置，因而互稱同位素。課堂練習(xí)041．一個原子核為

，關(guān)于這個原子核，下列說法正確的是（）A．核外有83個電子，核內(nèi)有127個質(zhì)子B．核外有83個電子，核內(nèi)有83個質(zhì)子C．核內(nèi)有83個質(zhì)子，210個中子D．核內(nèi)有210個核子D【答案】D【詳解】根據(jù)質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)可知該原子核的質(zhì)量數(shù)為210，質(zhì)子數(shù)為83，則中子數(shù)為127，而質(zhì)子與中子統(tǒng)稱為核子，則核子數(shù)為210，但由于不知道該原子的電性，因此不能確定核外電子數(shù)。故選D。2．下列射線中，貫穿本領(lǐng)最弱的是（）A．α射線

B．β射線

C．γ射線

D．X射線A【答案】A【詳解】四種射線中，貫穿能力最強(qiáng)的是γ射線，貫穿能力最弱的是α射線，電離能力最強(qiáng)的是α射線。故選A。3．如圖所示為研究放射性元素射線性質(zhì)的實驗裝置，兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的正負(fù)兩極連接。放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出，分裂成三束，分別為α、β、γ三種射線。對于三種射線，下列說法正確的是（）

A．到達(dá)A板的射線為α射線，電離能力最強(qiáng)B．到達(dá)B板的射線為α射線，穿透能力最強(qiáng)C．到達(dá)A板的射線為β射線，是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時放出的D．到達(dá)B板的射線為γ射線，可以用于治療腫瘤C【答案】C【詳解】AB．根據(jù)題意可知，A板帶正電，B板帶負(fù)電，帶正電的粒子將向B板偏轉(zhuǎn)，帶負(fù)電的粒子將向A板偏轉(zhuǎn)，α射線為氦核流，帶正電，將向B板偏轉(zhuǎn)，且α射線電離能力最強(qiáng)，穿透能力最弱，故AB錯誤；C．β射線為電子流，帶負(fù)電，將向A板偏轉(zhuǎn)，且β射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時放出的，其轉(zhuǎn)變方程為

故C正確；D．γ射線為光子流，不帶電，在電場中不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但可以用于治療腫瘤，故D錯誤。故選C。4．如圖所示，放射性元素需衰變過程中釋放α、β、γ三種射線，分別進(jìn)入勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場中，下列說法正確的是（）A．①⑥表示β射線，其穿透能力最強(qiáng)