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第一节原子核的组成第十九章原子核一、伦琴和X射线的发现19世纪末，阴极射线的研究曾是物理学的热门课题。许多物理学家都致力于这个方面。在德国的维尔茨堡大学，实验物理学家伦琴(WilhelmReontgen,1845-1923）也对这个问题感兴趣。1895年12月28日，完成了具有历史意义的论文《一种新射线——初步报告》，公布了历史上第一张X射线的照片（他妻子的手骨照片）伦琴夫人手的照片伦琴的实验室二、贝克勒尔发现放射性亨利·贝克勒尔(HenriBecquerel，1852~1908)1896年3月，43岁的贝克勒尔在彭加勒的启发下，发现了铀盐的放射性，这种铀盐辐射称为贝克勒尔射线，以区别于伦琴射线。贝克勒尔发现放射性虽然没有伦琴发现X射线那样轰动一时，意义却更为深远，因为也是人类第一次对核现象的接触，为后来的发展开辟了道路。1896年1月，法国著名数学物理学家彭加勒(J.H.Poincare)看到伦琴X射线的论文后提出了一个重要的想法：X射线是从阴极射线击在管壁上而产生的荧光亮点发射出来的，即指出这种现象可能与荧光有关。即使这一想法并不正确，但它却对贝克勒尔的实验起了最初激励的作用。三、居里夫人和镭的发现贝克勒尔发现放射性的论文吸引了玛丽·居里。1897年，她与丈夫皮埃尔·居里讨论说：“研究这种现象对我好像特别有吸引力……我决定承担这项研究工作……为了超越贝克勒尔已经得到的研究成果，必须采用精确的定量方法。”于是，居里夫人选取放射性作为自己的博士论文题目。通过用新的方法重复贝克勒尔的铀盐辐射实验，使放射学的研究走了上严密定量的道路。玛丽·居里（MarieCurie1867-1934）•1898年4月居里夫人的第一篇关于铀射线的论文包括三个主要的新观点：•(1)她不仅重新证实了贝克勒尔关于铀的发现，而且发现了一个新的放射性物质：钍。“钍氧化物的放射性甚至比金属铀更强”。•(2)“所有铀的化合物都具有放射性，一般来说，放射性越强，化合物的含铀量越多”。•(3)她引了一个极重要的新的物理概念：放射性1898年：辉煌的一年•他们用普通的化学方法共同对沥青铀矿进行处理。1898年7月，发现了放射性比铀强400倍的放射线物质：“钋”（符号：Po），命名为“钋”是为了纪念玛丽·居里的祖国波兰。•1898年12月，他们又发现比铀放射线强百万倍的放射线元素镭（符号：Ra），由于有人质疑他们的发现，居里夫妇在无法遮风避雨的工棚中长年累月的艰辛工作，终于在1902年，他们从8吨沥青中提炼出了0.12克的氯化镭。•居里夫人一生在许多荣誉，在授予她的所有荣誉中有各种科学博士、医学博士和法学博士。同时，她还继续自己的研究活动。她总共发表了约70篇论文，最后一篇发表于1933年。之后不久，她就病倒了，很快在豪特莎伏耶(HauteSavoye)的一个疗养院去世，时年66岁。逝世的消息报道如下：•“玛丽·居里于1934年7月4日在桑歇鲁莫斯(Sancellemoz)去世。所患疾病是带有有发烧症状的急性恶性贫白症。骨髓没有反应，可能是由于长期的辐射积累造成损伤所致。”•她被葬于西奥镇(Sceaux)，她死去的丈夫身旁。几个名词•1.放射性：物质发射射线的性质。•2.放射性元素：具有放射性的元素。•3.天然放射现象：放射性元素自发地发出射线的现象。放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．放大了1000倍的铀矿石天然放射现象放射源铅盒照相底片天然放射现象射线带正电射线带负电射线不带电天然放射现象中的射线到底是什么？天然放射现象射线射线射线电离能力贯穿能力速度成分氦原子核高速电子流高能量电磁波1/10光速接近光速光速弱较强很强很容易较弱更小三、原子核的组成•放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构.•原子核内究竟还有什么结构？•原子核又是由什么粒子组成的呢？质子的发现•1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，得到了质子。经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核.Kgmp27106726231.1同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。------质子是原子核的组成部分。原子核是否只是由质子组成呢？卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认．核的质量质子质量核的电量质子电量中子的发现•1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电.是中性粒子.在对各种原子核进行的实验中，发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子.Kgmn27106749286.1原子核的表示:XAzX表示元素符号Z表示质子数A表示质量数)2(,4,242个中子即有质量数为个质子有表示氦原子核He)143(,235,9223592个中子即有质量数为个质子有表示铀原子核UXAz如质子数相同，中子数不同，（质量数当然不同），则互为同位素。)(11氢H)(21重氢H)(31氚H质子中子核子质子数核外电荷数原子序数质量数核子数中子+质子1氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下列说法哪个正确？（1）具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；（2）具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；（3）具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数；（4）具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数．答案：B解析：由23490Th可知，Th元素的电荷数为90，质量数为234.又因为该原子显中性，故电子数和质子数都等于90，即x＝y＝90；质量数是中子数和质子数的总和，故中子数z＝234－90＝144.【例题】若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对23490Th的原子来说()A．x＝90，y＝90，z＝234B．x＝90，y＝90，z＝144C．x＝144，y＝144，z＝90D．x＝234，y＝234，z＝3241．卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是()CA．电子数与质子数相等B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些D．质子和中子的质量几乎相等解析：如果原子核中只有质子，那么原子核的核电荷数应该等于质量数，C说明原子核中还存在一种不带电的物质，即中子．【例题】如图19－1－1，X为未知放射源，L为薄铝片．图19－1－1若在放射源和计数器之间加上L，计数器的计数率大幅度减小；在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变．则X可能是(A．α和β的混合放射源C．α和γ的混合放射源B．纯α放射源D．纯γ放射源若在放射源和计数器之间加上L，计数器的计数率大幅度减小；在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的)计数率不变．则X可能是(A．α和β的混合放射源C．α和γ的混合放射源B．纯α放射源D．纯γ放射源解析：本题考查三种射线的特点．由于α粒子的贯穿本领较小，在放射源和计数器之间加上薄铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明含有α粒子；在铝片L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的是γ射线而不是β射线，因此放射源为α和γ的混合放射源．故正确选项为C.答案：C规律总结：三种射线一般可以根据“穿透能力的强弱”和“在场中是否偏转”两个方面来区分.穿透能力最好的是γ射线,β射线次之，α射线最差；由于γ射线不带电，所以它穿过电场(或磁场)时不发生偏转，α射线带正电，β射线带负电，它们穿过电场(或磁场)时都会发生偏转且偏转方向相反.1．如图19－1－2所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外．已知放射源放出)的射线有α、β、γ三种，下列判断正确的是(图19－1－2A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线C．甲是γ射线，乙是β射线，丙是α射线D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线解析：α粒子是正电荷，由左手定则判断它受到的洛伦兹力向右，所以向右偏，β粒子是负电荷，它受到洛伦兹力向左，所以向左偏．γ粒子是光子，不偏转．答案：B题型2同位素及符号AZX的理解【例题】(双选)氢有三种同位素，分别是氕(11H)、氘(21H)、氚(31H)，则()A．它们的质子数相等B．它们的核外电子数相等C．它们的核子数相等D．它们的中子数相等解析：氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确．答案：AB规律总结：同位素的质子数相同，中子数不同，具有相同的化学性质；符号AZX中Z是质子数，A是质子数和中子数的总和，A一定不小于Z；同位素具有相同的Z，不同的A.C2.32He可以作为核聚变材料．下列关于32He的叙述中正确的是()A.32He和31H互为同位素B.32He原子核内中子数为2C.32He原子核外电子数为2D.32He代表原子核内有2个质子和3个中子的原子解析：由原子构成表示式的意义可知，32He和31H是两种不同元素(氦元素和氢元素)的原子；32He原子核内有2个质子和1个(3－2＝1)中子，原子核外电子数为2.