原子结构及原子核衰变 原子核的衰变是什么

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-13

每种物质的元素都由化学性质完全相同的原子组成。每种元素的原子由原子核及核外绕行的电子组成。原子核由质子和中子组成,中子不带电,质子带正电荷,电荷量与核外电子所带负电荷量完全相等。通常用符号“e”表示一个电子的电荷量,e=1.60210×10-19C。一个电子的质量等于9.1091×10-28g;一个质子的质量等于1.67252×10-24g,为电子的1836倍。中子的质量略大于质子,为1.67482×10-24g。在正常状态下,原子的核外绕行电子总数等于核内质子总数,所以原子为中性。原子的质量主要为原子核中质子(Z)和中子(N)的质量之和,称为质量数(A=Z+N)。原子核的半径R=1.5×10-13A1/3;并且原子核的球形体积与A成正比。

原子核外的每个电子都以确定的轨道绕核运行。每个绕行的壳层电子在核电荷场的作用下形成特定的能级,称为壳层电子的结合能(En):

核辐射场与放射性勘查

式中:R=1.0974×107m-1为里德伯常数;h=6.6262×10-34J·s,为普朗克常数;c=3.0×108m/s,为光速;Z为原子序数;an为正数,与壳层的电子数目有关;n为主量子数。

具有相同主量子数n的电子构成一个能级,这个主量子数n值代表电子绕核运行空间区域的大小。按照一定规律,核外电子形成彼此分离的壳层。最靠近核的壳层称为K壳层(主量子数n=1),它的外面为L壳层(n=2),再向外为M壳层、N壳层、O壳层、P壳层等。每个壳层最多可以有2n2个电子数。n=1为K壳层,最多有2个电子;n=2为L壳层,最多为8个电子;n=3为M壳层,最多有18个电子。每个电子有自己独立的运行轨道,即每个轨道角动量数(l)不同,因此同一壳层的电子的位能也有差别。每个壳层又可分为若干个支壳层。支壳层数等于(2l+1)个。l=n-1,可见K壳层没有支壳层,L壳层有3个支壳层,M壳层有5个支壳层。不同支壳层有不同的电子结合能。

元素(X)的原子核内所有质子(Z)和中子(N)均称为核子。原子序数(Z)等于原子核中的质子数,核内的总电荷量为Ze。凡是原子序数(Z)相同的原子核的周围,就有相同数目的(Z及Ze)核外电子,形成化学性质相同的原子。也就是说同一种元素的原子核中,质子数必须相等;但中子数(N)不一定相同,即原子核的总质量数(A=Z+N)可以不同。具有确定质子数和中子数的一类原子或原子核称为核素,通常写成形式;具有相同Z值不同A值的核素称为同位素。例如铁元素(Fe)的2 个核素可写为和e;铀的2个核素为和。

原子核结合能处于最低能量状态(即基态),是所有稳定原子核的状态。高于基态的能量状态,为不稳的激发态。自然界有一些元素的原子核处于不稳定状态,能自发地发生变化,由一种原子核转变为另一种原子核,并伴随着放出一种特殊射线,这种现象称为核衰变,这样的元素称为天然放射性核素(同位素)。现将主要核衰变类型简介如下。

1)α衰变。处于激发态的放射性核素(X),自发地放出α粒子,而转变成另一种原子核(Y)的过程,称为α衰变。α粒子由2个质子和2个中子组成,质量数为4。原子序数为2,即为高速运动的氦原子核。所以,衰变后的放射性核素与母核素相比质量数A减4,原子序数降低2位。可表示为

核辐射场与放射性勘查

例如:(铀)的原子核经α衰变转变为(钍);(镭)经α衰变为(氡)。式中Q为衰变能量,其值等于母体核素原子质量与子体核素原子及α粒子数总质量之差。

2)β衰变。放射性核素(X)自发地使核内一个中子转变为质子,放出带负电荷的β粒子,其实质上就是一个高速运动的电子。β粒子质量与电子的静止质量相等,带一个负电荷。β衰变生成的核素质量数不变,原子序数增加一位,可表示为

核辐射场与放射性勘查

例如:(碳)的原子核,衰变为(氮)同时放出β粒子及中微子ν,Q为衰变能量。β粒子就是电子,中微子的质量很小,可以忽略,因此Q等于母体核素质量与子体核素质量之差(Q=mZ-mZ+1)。

3)电子俘获。放射性核素(X)自发地俘获一个核外轨道电子,使核内一个质子变为中子,生成的新核素质量数与母核相同,原子序数比母核减少一位。可表示为

核辐射场与放射性勘查

例如:(钾)核俘获e-后转变为(氩)。因为K壳层电子离原子核最近,K壳层电子被俘获的几率最大,因此也叫K电子俘获。

有一些放射性核素能同时发生β衰变和轨道电子俘获。此外在β衰变或电子俘获的核衰变过程中,同时放出质量极小的中性粒子中微子,其特点是穿透能力极强,可以穿透地球。有人正在研究它的用途。

4)同质异能γ跃迁。常见的是α衰变或β衰变产生的新原子核,处于激发态的时间很短(约10-13s),很快跃迁到较低能级或基态,并放出γ光子(又叫γ射线,为波长极短的电磁波)。这种现象仅发生能级跃迁,而核的质量数(A)和原子序数(Z)都不变,所以称为同质异能γ跃迁。有些原子核的激发态存在时间较长,可以作为独立的放射性核素,这些通过γ跃迁的母核素与子核素称为同质异能素。



原子结构及原子核衰变~

每种物质的元素都由化学性质完全相同的原子组成。每种元素的原子由原子核及核外绕行的电子组成。原子核由质子和中子组成,中子不带电,质子带正电荷,电荷量与核外电子所带负电荷量完全相等。通常用符号“e”表示一个电子的电荷量,e=1.60210×10-19C。一个电子的质量等于9.1091×10-28g;一个质子的质量等于1.67252×10-24g,为电子的1836倍。中子的质量略大于质子,为1.67482×10-24g。在正常状态下,原子的核外绕行电子总数等于核内质子总数,所以原子为中性。原子的质量主要为原子核中质子(Z)和中子(N)的质量之和,称为质量数(A=Z+N)。原子核的半径R=1.5×10-13A1/3;并且原子核的球形体积与A成正比。
原子核外的每个电子都以确定的轨道绕核运行。每个绕行的壳层电子在核电荷场的作用下形成特定的能级,称为壳层电子的结合能(En):

核辐射场与放射性勘查

式中:R=1.0974×107m-1,为里德伯常数;h=6.6262×10-34J·s,为普朗克常数;c=3.0×108m/s,为光速;Z为原子序数;an为正数,与壳层的电子数目有关;n为主量子数。
具有相同主量子数n的电子构成一个能级,这个主量子数n值代表电子绕核运行空间区域的大小。按照一定规律,核外电子形成彼此分离的壳层。最靠近核的壳层称为K壳层(主量子数n=1),它的外面为L壳层(n=2),再向外为M壳层、N壳层、O壳层、P壳层等。每个壳层最多可以有2n2个电子数。n=1 为K壳层,最多有2个电子;n=2为L壳层,最多为8个电子;n=3为M壳层,最多有18个电子。每个电子有自己独立的运行轨道,即每个轨道角动量数(l)不同,因此同一壳层的电子的位能也有差别。每个壳层又可分为若干个支壳层。支壳层数等于(2l+1)个。l=n-1,可见K壳层没有支壳层,L壳层有3个支壳层,M壳层有5个支壳层。不同支壳层有不同的电子结合能。
元素(X)的原子核内所有质子(Z)和中子(N)均称为核子。原子序数(Z)等于原子核中的质子数,核内的总电荷量为Ze。凡是原子序数(Z)相同的原子核的周围,就有相同数目的(Z及Ze)核外电子,形成化学性质相同的原子。也就是说同一种元素的原子核中,质子数必须相等;但中子数(N)不一定相同,即原子核的总质量数(A=Z+N)可以不同。具有确定质子数和中子数的一类原子或原子核称为核素,通常写成 形式;具有相同Z值不同A值的核素称为同位素。例如铁元素(Fe)的2个核素可写为 和 ;铀的2个核素为 和 。
原子核结合能处于最低能量状态(即基态),是所有稳定原子核的状态。高于基态的能量状态,为不稳的激发态。自然界有一些元素的原子核处于不稳定状态,能自发地发生变化,由一种原子核转变为另一种原子核,并伴随着放出一种特殊射线,这种现象称为核衰变,这样的元素称为天然放射性核素(同位素)。现将主要核衰变类型简介如下。
1)α衰变。处于激发态的放射性核素(X),自发地放出α粒子,而转变成另一种原子核(Y)的过程,称为α衰变。α粒子由2个质子和2个中子组成,质量数为4。原子序数为2,即为高速运动的氦原子核。所以,衰变后的放射性核素与母核素相比质量数A减4,原子序数降低2位。可表示为

核辐射场与放射性勘查

例如: (铀)的原子核经α衰变转变为 (钍); (镭)经α衰变为 (氡)。式中Q为衰变能量,其值等于母体核素原子质量与子体核素原子及α粒子数总质量之差。
2)β衰变。放射性核素(X)自发地使核内一个中子转变为质子,放出带负电荷的β粒子,其实质上就是一个高速运动的电子。β粒子质量与电子的静止质量相等,带一个负电荷。β衰变生成的核素质量数不变,原子序数增加一位,可表示为

核辐射场与放射性勘查

例如: (碳)的原子核,衰变为 (氮)同时放出β粒子及中微子ν,Q为衰变能量。β粒子就是电子,中微子的质量很小,可以忽略,因此Q等于母体核素质量与子体核素质量之差(Q=mZ-mZ+1)。
3)电子俘获。放射性核素(X)自发地俘获一个核外轨道电子,使核内一个质子变为中子,生成的新核素质量数与母核相同,原子序数比母核减少一位。可表示为

核辐射场与放射性勘查

例如: (钾)核俘获e-后转变为 (氩)。因为K壳层电子离原子核最近,K壳层电子被俘获的几率最大,因此也叫K电子俘获。
有一些放射性核素能同时发生β衰变和轨道电子俘获。此外在β衰变或电子俘获的核衰变过程中,同时放出质量极小的中性粒子中微子,其特点是穿透能力极强,可以穿透地球。有人正在研究它的用途。
4)同质异能γ跃迁。常见的是α衰变或β衰变产生的新原子核,处于激发态的时间很短(约10-13s),很快跃迁到较低能级或基态,并放出γ光子(又叫γ射线,为波长极短的电磁波)。这种现象仅发生能级跃迁,而核的质量数(A)和原子序数(Z)都不变,所以称为同质异能γ跃迁。有些原子核的激发态存在时间较长,可以作为独立的放射性核素,这些通过γ跃迁的母核素与子核素称为同质异能素。


#张刻春# 在α衰变过程中,原子核的变化有什么规律? -
(13323063920): ⑴质能守恒:这是最基本的.如果原子在衰变过程发生质量亏损,则亏损的质量可依据E=mc^2来计算产生的能量.⑵质量数守恒:原子衰变是一个原子核变成一个或几个原子核(α粒子即氦核).原子衰变过程中虽然有质量亏损,但衰变前后质子数、核电荷数、中子数等均不变.⑶电荷守恒:在原子结构中原子核中的质子和核外电子带有电荷,在衰变过程中这个电荷也守恒.

#张刻春# 求简单说说原子的结构 -
(13323063920): 质子和中子构成原子核 ,原子核和电子构成原子,至于阴离子和阳离子一般在做题的题目中会注明的,给个图给你吧 比如镁原子,当圆圈外的总数大于园里的数目那就是阴离子,反之就是阳离子,如果里面和外面相等那就是这个元素的原子.至于相对原子质量多做题就懂了,其实很简单的.

#张刻春# 原子构成及结构和原子价 -
(13323063920): 原子:组成单质和化合物分子的最小的粒子.也是元素的最小物质单位.各种元素的原子具有不同的结构和平均质量.在化学反应中不能再分为更小的粒子.原子实际上是由更微小的粒子(电子、中子、质子等)组成的.相同元素组成单...

#张刻春# 下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是( ) - 作业帮
(13323063920):[选项] A. 卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 B. 天然放射性元素在衰变过程中核电荷数和质量数守恒,其放射线在磁场中不偏转的一定是γ射线 C. 据如图可知,原子核A裂变成原子核B和C要放出核能 D. 据如图可知,原子D和E聚变成原子核F要吸收能量

#张刻春# (选修模块3 - 5)(1)下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是______A.卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型B.天然放射性元素... - 作业帮
(13323063920):[答案] (1)A、卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型.故A正确. B、在衰变的过程中电荷数守恒、质量数守恒,γ射线不带电,在磁场中不发生偏转.故B正确. C、原子核A裂变成原子核B和C,有质量亏损,将释放能量.故C正确. D、原子...

#张刻春# 原子的结构与元素周期表的关系知道一个原子的结构 怎么确定它是哪种元素?知道电子数怎么确定质子数?以及结构和周期表的关系回答尽量简洁些... - 作业帮
(13323063920):[答案] 根据原子结构可以知道原子的质子数,就等于该原子所对原子的元素的序号 电子数在原子中等于质子数

#张刻春# 下列说法正确的是( ) - 作业帮
(13323063920):[选项] A. 原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 B. α粒子散射实验能揭示原子具有核式结构 C. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的电势能减小,电子的动能增大,原子总能量增大 D. 13153I的半衰期是8天,8克 13153I经过16天后有6克发生衰变

#张刻春# 下列说法正确的是( ) - 作业帮
(13323063920):[选项] A. 原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 B. α粒子散射实验能揭示原子具有核式结构 C. 发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关 D. 氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子

#张刻春# 关于原子结构和核反应的说法中正确的是( )A.卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构 -
(13323063920): A、α粒子散射实验中,绝大多数α粒子能够穿过原子,只有极少数发生大角度偏转,故卢瑟福在此基础上提出了原子的核式结构模型,故A正确;B、天然放射性元素在衰变过程中电荷数和质量数守恒,其放射线有α、β、γ三种射线,其中不带电的是γ射线,放射线在磁场中一定不偏转的是γ射线,故B正确;C、据图可知,原子核A裂变成原子核B和C过程中有质量亏损,故会放出核能,故C正确;D、据图可知,原子核D和E聚变成原子核F过程中有质量亏损,故会放出核能,故D错误;故选ABC.

#张刻春# 简要说明原子和原子核的结构 -
(13323063920): 原子是由居于原子中心的原子核(带正电)和核外高速运动的电子(带负电)原子核由带正电的质子和不带电的中子构成整个原子带等量异种电荷,原子不显电性