核化學原子核的放射性和穩(wěn)定性

1、,核化學知識簡介,一、原子核的放射性和穩(wěn)定性,二、重核的裂變,三、輕核的裂變,組成原子核的質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。 具有確定質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的原子核稱為核素,我們知道，放射性有天然放射性和人工放射性之分。天然放射性是指天然存在的放射性核素所具有的放射性，它們大多屬于由重元素組成的三個放射系，即釷系、鈾系和錒系。,天然放射性元素并非生來就不穩(wěn)定?？梢姡雍说姆€(wěn)定性取決于它的外界環(huán)境。這里所說的外界環(huán)境是指原子核間的溫度壓力條件，它直接影響著原子核間的相互作用。,在自然界中，有一些元素的原子核是不穩(wěn)定的，能自發(fā)的改變其核結(jié)構(gòu)，從一種核素變成另一種核素，并放射出粒子或電磁輻射。這種原子核自發(fā)的放出射線

2、的現(xiàn)象，稱為放射性 具有放射性的同位素稱為放射性同位素,實現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變有兩種方法： 一種是自發(fā)進行的核轉(zhuǎn)變稱為核衰變或稱放射性衰變 一種是受外因引起核轉(zhuǎn)變，如利用中子或粒子轟擊某些原子核，稱為誘導核反應。,原子與原子核，或者原子核與其他粒子之間的相互作用所引起的變化叫做核反應。核反應與普通化學反應的區(qū)別主要有以下幾點： （1）在普通化學反應中，參加反應的元素的原子核不變，但在核反應中，由于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)發(fā)生了變化，導致元素之間的轉(zhuǎn)變,（2）在普通化學反應中，同一種元素的幾種同位素表現(xiàn)出基本相同的化學性質(zhì)。例如，碳的同位素126C與146C的化學性質(zhì)非常相似，而他們的核性質(zhì)卻差別很大。126C的核非

3、常穩(wěn)定，146C卻是天然放射性同位素。 （3）核反應與元素的化學狀態(tài)無關。例如鈾單質(zhì)和鈾的化合物的核反應沒有什么差別。 （4）核反應的能量變化比普通化學反應變化大得多，且反應速率不受外界因素如濃度、壓力、溫度、催化劑等的影響。,衰變的類型,（1）衰變 eg：22286Rn 21884Po + 42He,（2）衰變 eg：14157La 14158 Ce + 0-1e,（3）正電子衰變 eg：116C 115B + 0-1e,（4）電子俘獲 eg：4019K + 0-1e 4018Ar,一、原子核的放射性和穩(wěn)定性,二、重核的裂變,三、輕核的裂變,1938年底，德國物理學家哈恩發(fā)現(xiàn)用中子轟擊柚核的

4、試驗中發(fā)現(xiàn)，生成物中有原子序數(shù)為56的元素鋇。奧地利物理學家弗里施將他命名為裂變,二、重核的裂變,裂變只有一些質(zhì)量非常大的原子核像鈾(yu)、釷(t)和钚(b)等才能發(fā)生核裂變。這些原子的原子核在吸收一個中子以后會分裂成兩個或更多個質(zhì)量較小的原子核，同時放出二個到三個中子和很大的能量，又能使別的原子核接著發(fā)生核裂變，使過程持續(xù)進行下去，這種過程稱作鏈式反應。,“胖子”和“小男孩”,原子彈爆炸,裂變方程,23592U + 10n 14156Ba + 9236Kr + 310n,還有其他裂變形式,23592U + 10n 13654Xe + 9038Sr + 1010n,計算鈾裂變時放出的能量,23592U + 10n 14156Ba + 9236Kr + 310n,mu = 390.313910-27 kg,mn = 1.674910-27 kg,mBa = 234.001610-27 kg,mkr = 152.604710-27 kg,虧損質(zhì)量：m= （mu + mn）- (mBa + mkr + 3mn) = 0.3578 10-27 kg,釋放能量：E = mc2 = 201MeV,一、原子核的放射性和穩(wěn)定性,二、重核的裂變,三、輕核的裂變,核聚變儀器,氫