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关于放射性元素的原子核的衰变介绍

2022.9.30

  原子核放出α粒子或β粒子,由于核电荷数变了,它在周期表中的位置就变了,变成另一种原子核。我们把这种变化称之为原子核的衰变。铀-238放出一个α粒子后,核的质量数减少4,电荷数减少2,称为新核。这个新核就是钍-234核。这种衰变叫做α衰变。这个过程可以用下面的衰变方程表示:23892U→23490Th+42He。在这个衰变过程中,衰变前的质量数等于衰变后的质量数之和;衰变前的电荷数等于衰变后的电荷数之和。

  大量观察表明,原子核衰变时电荷数和质量数守恒。在α粒子中,新核的质量数于原来的新核的质量数有什么关系?相对于原来的核在周期表中的位置,23892U在α衰变时产生的23490Th也具有放射性,它能放出一个β粒子而变为23491Pa(镤)。由于电子的质量比核子的质量小得多,因此,我们可以认为电子的质量为零、电荷数为-1、可以把电子表示为0-1e。这样,原子核放出一个电子后,因为其衰变前后电荷数和质量数都守恒,新核的质量数不会改变但其电荷数应增加1。其衰变方程为:23490Th→23491Pa+0-1e。放出β粒子的衰变叫做β衰变。β衰变的实质在于核内的中子数(10n)转化为了一个质子和一个电子。其转化方程为10n→11P+0-1e,(n:neutorn中子、p:proton质子),这种转化产生的电子发射到核外,就是β粒子;与此同时,新核少了一个中子,却增加了一个质子。所以,新核质量数不变,而电荷数增加1。2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起,因此在一定的条件下他们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来,于是,放射性元素就发生了α衰变。

  原子核的能量也跟原子的能量一样,其变化是不连续的,也只能取一系列不连续的数值,因此也存在着能级,同样是能级越低越稳定。放射性的原子核在发生α衰变、β衰变时,往往蕴藏在核内的能量会释放出来,使产生的新核处于高能级,这时它要向低能级跃迁,能量以γ光子的形式辐射出来。因此,γ射线经常是伴随α射线和β射线产生的。当放射性物质连续发生衰变时,原子核中有的发生α衰变,有的发生β衰变,同时就会伴随着γ辐射。这时,放射性物质发出的射线中就会同时具有α、β和γ三种射线。

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