要配平核反应方程,就要让上面的数字(核子数)在两边的总和相等,也让下面的数字(质子数,同时代表电荷)在两边的总和相等。这类衰变方程常出现在原子与原子核模型的简短计算题和“补全方程”题中。
先要会区分原子变化与核变化,因为这里只有原子核在变化。
这些符号是什么意思?
原子核用一个符号加两个数来表示:左上角是核子数 A,左下角是质子数 Z。例如铀-238 写作 23892U。
需要认识两种粒子。
- α 粒子: 42He,即氦核(有些教材写作 42α)。
- β 粒子(β⁻): 0−1e,来自原子核的高速电子。
每种衰变发生了什么?
α 衰变: 原子核失去 2 个质子和 2 个中子。A 减少 4,Z 减少 2。
β 衰变: 一个中子变成质子和电子,电子离开。A 不变,Z 增加 1。
γ 辐射: A 和 Z 都不变。
例题
写出铀-238,23892U,经 α 衰变的方程,并指出新的原子核。然后对碳-14 的 β 衰变做同样的事。
第 1 部分,α。
起点:23892U → AZX + 42He
上面:238 = A + 4,所以 A = 234。 下面:92 = Z + 2,所以 Z = 90。
Z = 90 是钍。方程是:
23892U → 23490Th + 42He
检查:上面 234 + 4 = 238,下面 90 + 2 = 92。两者都平衡。
第 2 部分,β。
起点:146C → AZX + 0−1e
上面:14 = A + 0,所以 A = 14。 下面:6 = Z + (−1),所以 Z = 7。
Z = 7 是氮。方程是:
146C → 147N + 0−1e
检查:上面 14 + 0 = 14,下面 7 + (−1) = 6。两者都平衡。
要留意的错误
错误答案: 23892U → 23690Th + 42He
学生把两个数字都减了 2,以为“α 粒子有 2 个质子”。
下面的数字对了,上面的数字错了。检查上面:236 + 4 = 240,不是 238。
α 粒子的核子数是 4,因为它含 2 个质子和 2 个中子,所以 A 必须减少 4。避免这个错误的习惯是每次都把上面和下面两个总和都写出来。
自我检测
1. 钋-210 是 21084Po。它放出 α 粒子。写出方程。
显示答案
上面:210 − 4 = 206。下面:84 − 2 = 82,是铅。
21084Po → 20682Pb + 42He
检查:206 + 4 = 210,82 + 2 = 84。
2. 锶-90 是 9038Sr,经 β 衰变。新的原子核是什么?
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上面仍是 90。下面:38 = Z − 1,所以 Z = 39,是钇。
9038Sr → 9039Y + 0−1e
3. 原子核 X 经 β 衰变变成 147N。X 的核子数和质子数是多少?
显示答案
倒推。上面:A = 14 + 0 = 14。下面:Z = 7 + (−1) = 6。X 是 146C,即碳-14。
接下来学什么
学完方程后,继续学用描述方式比较辐射性质。然后在综合练习中检验自己。
不少同学算对了,却因为符号写得不清楚而丢分。我们的老师可以在线上一对一物理补习中看着你写,当场指出问题。