典型的反应方程
⑴衰变: α衰变:(核内)
β衰变:(核内)
β衰变:(核内)
γ衰变:原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级。
⑵人工转变:(发现质子的核反应)
(发现中子的核反应)
(人工制造放射性同位素)
⑶重核的裂变: 在一定条件下(超过临界体积),裂变反应会连续不断地进行下去,这就是链式反应。
⑷轻核的聚变:(需要几百万度高温,所以又叫热核反应)
【例14】 完成下列核反应方程,并指出其中哪个是发现质子的核反应方程,哪个是发现中子的核反应方程。
⑵ → _____ ⑶ →_____
⑷ →_____ ⑸ → _____
解:根据质量数守恒和电荷数守恒,可以判定:⑴,⑵是发现质子的核反应方程,;⑶,⑷是发现中子的核反应方程; ⑸
【例14】)最近几年,原子核科学家在超重元素岛的探测方面取得重大进展。1996年科学家们在研究某两个重离子结合成超重元素的反应时,发现生成的超重元素的核经过6次衰变后的产物是。由此,可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是
A.124、259 B.124、265 C.112、265 D.112、277
分析与解写出核反应方程为:,从而可知,,选项D正确。
【例15】 1956年李政道和杨振宁提出在弱相互作用中宇称不守恒,并由吴健雄用放射源进行了实验验证,次年,李、杨二人为此获得诺贝尔物理奖,的衰变方程是。其中是反中微子,它的电荷为零,静止质量可认为是零
(1)CO与Fe同周期,它应在周期表的第_____周期,的核外电子数为____在上述衰变方程中,衰变产物的质量数A是____,核电荷数Z是______。
(2)在衰变前核静止,根据云室照片可以看出,衰变产物Ni和的运动径迹不在一条直线上,如果认为衰变产物只有Ni和e,那么衰变过程将违背_____守恒定律。
分析与解 (1) 关键要知道CO在周期表中的位置,核外电子数等于质子数(27),而是的衰变产物,且它与质量只相差一个电子和一个反中微子,电子质量仅为质子质量的,可忽略不计,又知道反中微子静止质量可认为是零。因此的质量数A应与相同,也为60,据衰变方程知,的一个中子变成质子,则的电荷数应比多1,即。
(2) 衰变前静止,总动量为零,衰变后若只产生两粒子和e,据动量守恒,和系统动量也为零,只有当两粒子运动在同一直线上,方向相反才能保持动量为零。假如原为静态粒子衰变为两个粒子,若现在它们却不在同一直线上运动,那肯定是违反了动量守恒定律。
2.理解原子核的变化
无论天然放射性元素的衰变,还是原子核的人工转变,都遵循电荷数守恒、质量数守恒(注意:质量并不守恒),动量守恒与能量守恒有关规律,除去会写核反应过程以外,还需结合以前学过的力学知识、电磁学知识进行有关计算.
【例16】 静止的氡核放出α粒子后变成钋核,α粒子动能为Eα。若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能,真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为
A. B. 0 C. D.
解:由于动量守恒,反冲核和α粒子的动量大小相等,由,它们的动能之比为4∶218,因此衰变释放的总能量是,由质能方程得质量亏损是。
【例17】 静止在匀强磁场中的一个核俘获了一个速度为向v =7.3×104m/s的中子而发生核反应,生成α粒子与一个新核。测得α粒子的速度为2×104 m/s,方向与反应前中子运动的方向相同,且与磁感线方向垂直。求:⑴写出核反应方程。⑵画出核反应生成的两个粒子的运动轨迹及旋转方向的示意图(磁感线方向垂直于纸面向外)。⑶求α粒子与新核轨道半径之比。⑷求α粒子与新核旋转周期之比。
解:⑴由质量数守恒和电荷数守恒得:B n→He Li
⑵由于α粒子和反冲核都带正电,由左手定则知,它们旋转方向都是顺时针方向,示意图如右。
⑶由动量守恒可以求出反冲核的速度大小是103m/s方向和α粒子的速度方向相反,由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r=mv/qB可求得它们的半径之比是120∶7
⑷由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式T=2πm/qB可求得它们的周期之比是6∶7