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相關課程
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- 迄今爲止化學學習中
- 我們所討論的
- 都是圍繞著電子的水力安定性
- 電子更喜歡穩定的電子層
- 像生活中所有的東西一樣
- 如果你進一步研究原子
- 你會發現電子不是原子中
- 唯一運動的東西
- 原子核本身有一些運動
- 或者有一些不穩定
- 需要以某種方式緩解
- 這就是這集我們要討論一下的內容
- 然而其實它的機理超出了
- 第一年化學課的範圍
- 但至少了解一下也是不錯的
- 然後有一天如果我們學習強核力
- 和量子物理學之類的
- 這樣我們才能具體討論
- 爲什麽這些質子和中子
- 和它們的組分誇克
- 會這樣相互影響
- 但因此
- 我們至少要先認識一下不同類型的
- 原子核放射衰變
- 假設有許多質子
- 我這只畫一些
- 一些質子
- 一些質子 然後畫一些中子
- 我會用中性的顏色來畫
- 嗯 淺灰色應該不錯
- 那麽畫些中子在這
- 我畫了多少質子？
- 這兒有1,2… 7,8
- 我要畫1,2… 9個中子
- 那麽假設這是我們的原子核
- 記住 這是
- 你知道 在頭幾集裏
- 我講過原子 原子核
- 如果你要畫一個具體的原子
- 事實上是很難的
- 因爲它沒有明確的界限
- 電子真的可以在
- 你知道 在任一時刻
- 它可能在任何地方
- 但是如果你說 好啦
- 90%的時間電子在哪呢？
- 你可以說 在半徑以內
- 或者這是原子的直徑
- 在頭幾集中我們學到
- 原子核只占球的體積的
- 幾乎無限小的部分
- 而電子90%的時間會出現在這
- 這是簡潔的處理方法
- 呐 我們在生活中看到幾乎所有
- 都只是開放的空的空間
- 這些都只是開放空間
- 但是我只是想重覆一下
- 因爲我們前面講到的
- 無限小的點
- 盡管它是原子體積的
- 非常小的一部分
- 卻其實幾乎占了全部質量
- 這就是我放大的地方
- 這些不是原子 也不是電子
- 我們放大原子核
- 然後發現
- 有時候原子核有點不穩定
- 而它想達到一個更穩定的結構
- 我們不會深入探討具體的
- 不穩定原子核的定義之類的
- 但爲了變成一個更穩定的原子核
- 有時候它會釋放一個α粒子
- 或這稱作α放射衰變
- α放射衰變
- 它釋放一個α粒子
- 這聽起來很高深
- 它只是中子和質子的集合體
- 而一個α粒子由兩個中子和兩個質子構成
- 或許是這些家夥
- 它們只是覺得自己不合群
- 所以它們就變成了集合體
- 然後它們被釋放了
- 它們離開了原子核
- 那麽想想原子發生了什麽變化
- 這樣的事發生的時候
- 那假設某個隨機的元素
- 我們就叫它元素E
- 假設它有p個質子
- 讓我用質子的顏色來寫吧
- 它有p個質子
- 然後是原子質量數
- 等於質子數加上中子數
- 用灰色寫中子數 對吧？
- 那麽當它經曆了α放射衰變
- 元素發生了什麽？
- 它的質子數要減少2
- 所以它的質子數變爲P-2
- 然後它的中子數
- 也要減少2
- 所以質量數要減少4
- 所以上邊將是P-2
- 加上中子數的-2
- 所以就有-4
- 所以質量數要減少4
- 而事實上就變成了一個新的元素
- 記住 元素是由質子數
- 定義的
- 所以在這個α放射衰變中
- 失去了兩個中子和兩個質子後
- 尤其多重點是質子數的改變
- 會使之變成了一個不同的元素
- 那麽如果我們叫這個元素1(E1)
- 我就這樣叫它吧
- 它要變成一個不同的元素 元素2(E2)
- 而且如果你想一下生成了什麽
- 原子核釋放了有兩個質子的東西
- 還有兩個中子
- 那麽它的質量數就是
- 兩個質子加兩個中子
- 那麽釋放的是什麽？
- 我們釋放了質量數爲4的粒子
- 那如果你查一下
- 兩個質子加兩個中子是什麽？
- 其實我沒有準備元素周期表
- 在這集前我忘了剪切粘貼了
- 但在周期表上找到有兩個質子的元素
- 不會花太長時間
- 而那就是氦(He)
- 而其實它的質量數是4
- 所以這就是一個氦核
- 伴隨著α放射衰變被釋放出來的
- 事實上這就是一個氦核
- 而且正因它是一個氦核
- 並且它沒有電子
- 來拉著兩個質子
- 所以這是一個氦離子
- 其實它沒有電子
- 它有兩個質子所以帶兩個正電荷
- 所以α粒子實際上是氦離子
- 一個帶兩個正電荷的氦離子
- 它自發地被原子核釋放
- 只爲了達到一個更穩定的狀態
- 這就是放射衰變的一種類型
- 讓我們來學習其它的
- 那麽讓我再畫一個原子核
- 我會畫些中子
- 也會畫些質子
- 那麽結果就是有時
- 中子感到自我懷疑
- 它看著質子的日常生活
- 然後說 你知道嗎？
- 由於某些原因 當我俯瞰內心深處
- 我覺得我應該是一個質子
- 如果我是一個質子
- 整個原子核可能會更穩定一些
- 然後它決定要變成一個質子
- 記住 中子是電中性的
- 那麽它所做的就是 釋放一個電子
- 我知道你會說 Sal 不要鬧了
- 我甚至不知道中子裏有電子
- 還釋放呢
- 你是對的
- 這很瘋狂
- 但某天我們會學習
- 原子核裏存在的所有微粒
- 但先假設它可以釋放一個電子
- 所以這釋放了一個電子
- 而我們用…
- 它的質量近似爲0
- 我們知道電子的質量並非真的是0
- 不過這用的是相對原子質量
- 如果質子是1 一個電子就是1/1,836
- 所以很接近了
- 我們假設它的質量是0
- 它的質量不真的是0
- 而它所帶的電荷是-1
- 它的原子…
- 你可以說它的原子序是-1
- 所以它釋放了一個電子
- 而通過釋放一個電子
- 現在它變成了一個質子
- 不再是中性的了
- 而這叫作β放射衰變
- 而β粒子就是釋放的那個電子
- 那麽讓我們回到元素上面
- 它有一定數目的質子
- 也有一定數目的中子
- 那麽質子數加上中子數
- 就得到了質量數
- 當經曆了β放射衰變 什麽改變了？
- 質子數變了嗎？
- 當然 比原來多了一個質子
- 因爲中子變成了一個質子
- 所以現在質子數要加1
- 那質量數改變了嗎？
- 那我們來看一下
- 中子數減1
- 但是質子數加1
- 所以質量數沒有改變
- 所以仍然是P+
- 所以質量保持不變
- 不像α放射衰變的情況
- 但是元素卻改變了
- 質子數改變了
- 那麽現在 又一次
- 在β放射衰變中 出現一個新元素
- 現在 我們假設有另一種情況
- 假設有這樣一種情況
- 其中一個看著中子
- 然後說 你知道嗎？
- 我了解它們的生活
- 那非常吸引我
- 我認爲我會適應得更好
- 而且原子核中的粒子團體
- 將會更和諧
- 如果我也是個中子
- 我們會處於一個更穩定的狀態
- 所以這個難受的質子 它所做的是
- 它可能會釋放…
- 一個新的概念來了
- 一個正子 而不是一個質子
- 它釋放了一個正子
- 什麽是正子？
- 它和電子的質量
- 完全相等
- 也就是質子質量的1/1836
- 不過這兒我們只是寫個0
- 因爲相對原子質量中
- 它非常接近0
- 但是它帶一個正電荷
- 這著實讓人疑惑
- 因爲它還是寫成e
- 無論何時我看到e 都以爲是個電子
- 其實不對 寫成e是因爲它們很像
- 同類的粒子
- 但它沒有帶負電荷
- 而是帶一個正電荷
- 這就是正子
- 然後我們開始對目前正在用的
- 粒子們的類型感到
- 新奇
- 但是這確實發生了
- 如果一個質子釋放了這樣的粒子
- 它的所有正電荷都跟著它
- 沒了
- 這個質子就變成了中子
- 而這叫作β+放射衰變
- β+放射衰變很容易
- 理解
- 因爲它又稱正子發射
- 那麽如果我們又從E開始
- 它有一定數目的質子
- 和一定數目的中子
- 那新元素會是什麽呢？
- 呐 它將會減少1個質子 P-1
- 而同時會變成一個中子
- 所以P要減少1
- N將增加1
- 那麽整個原子的質量不會改變
- 所以將仍是P+
- 但還是變成了一個不同的元素 對嗎？
- 發生β放射衰變時
- 我們增加了質子數
- 那麽我們稍微向元素周期表的右邊移動
- 或者增大… 嗯… 你懂的
- 當發生β+放射衰變時
- 我們減少了質子數
- 事實上我應該在這
- 寫這兩個反應的
- 那麽這是β+放射衰變
- 釋放了一個正子
- 而β放射衰變中
- 釋放了一個電子
- 它們被寫成一樣的格式了
- 你知道這是一個電子
- 因爲它帶一個負電荷
- 而你知道這是一個正子
- 因爲它帶一個正電荷
- 現在還有最後一種放射衰變類型
- 是你需要了解的
- 但是它不會改變原子核的
- 質子數或中子數
- 而它只會釋放大量能量
- 或者有時 你知道 釋放高能質子
- 這叫作γ放射衰變
- γ放射衰變的意思是
- 這些家夥只是重組自身
- 或許它們會變得更靠近
- 而通過這樣它們釋放能量
- 以波長很小的電磁波形式
- 實質上就是
- 你可以叫它γ粒子或γ射線
- 它的能量非常高
- γ射線是你不會想靠近的東西
- 它們非常有可能會殺掉你
- 我們講的這些
- 我講得有點理論化
- 我們來看些具體問題吧
- 識別一下做的是哪種放射衰變
- 那麽這有铍7(Be7)
- 7是它的質量數
- 而我讓它變成锂7(Li7)
- 那這是發生了什麽？
- 铍 原子核質量保持不變
- 但是質子數從4變爲3
- 所以質子數減少了
- 總共的原子質量沒有變
- 所以這肯定不是α放射衰變
- 你知道 α放射衰變是
- 從原子核釋放一整個的氦核
- 那釋放的是什麽呢？
- 釋放的大概是一個正電荷
- 或者是一個正子
- 而事實上式子中我寫這個
- 這是一個正子
- 所以從铍7到锂7的放射衰變
- 是β+放射衰變
- 好了
- 現在讓我們看下一個
- 鈾238(U238)放射衰變成钍234(Th234)
- 我們看到質量數減少了4
- -4 而你也看到原子序減少了
- 或者叫質子數 減少了2
- 所以說必須要釋放 實質上
- 原子質量爲4
- 原子序爲2的東西 也就是氦
- 所以這是α放射衰變
- 那麽這就是α粒子
- 這就是一個α放射衰變的例子
- 現在你可能說 嘿 等一下
- 一些奇怪的事發生了
- 以爲如果只是92個質子變成90個質子
- 那我還有下92個電子呢
- 那爲什麽不是帶2個負電荷呢？
- 而甚至 釋放的氦
- 它不帶任何電子
- 它只是一個氦核
- 那麽它怎麽不帶2個正電荷呢？
- 如果你這樣說 那是絕對正確的
- 但是事實是
- 放射衰變一旦發生
- 钍 它沒有原因保留
- 這兩個電子
- 所以這兩個電子消失了
- 而钍又變成中性的了
- 而氦 同樣地 它非常快地…
- 它非常想得到兩個電子來變穩定
- 所以它非常迅速地在碰撞中
- 掠奪了別人兩個電子
- 因此它變得穩定了
- 所以你用哪種方式寫都可以
- 接著我們再做一個
- 這有碘(I)
- 我們看看發生了什麽
- 質量沒有改變
- 那麽我必須把質子變成中子
- 或者把中子變成質子
- 而我看到這有53個質子
- 現在有54個質子
- 那麽一個中子一定變成了質子
- 一個中子一定變成了一個質子
- 而一個中子變成一個質子
- 是通過釋放一個電子實現的
- 那我們看看這個反應
- 一個電子被釋放了
- 所以這是β放射衰變
- 這是一個β粒子
- 同理
- 你會說等等 只是從53個質子變爲54個質子
- 既然有了多的質子
- 這爲什麽沒帶一個正電荷呢？
- 會帶的
- 但是迅雷不及掩耳
- 它可能不會剛好得到這個電子
- 有這麽多電子在附近跑動
- 但是它會從某個地方奪來某些電子
- 變得穩定
- 然後它又穩定了
- 但是你會馬上又想 嘿
- 在某個小時段裏它不會是離子嗎？
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- 那麽發生了什麽呢？
- 原子質量減少了4
- 原子序減少了2
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- 一個氦核
- 原子質量是4
- 原子序是2的東西
- 然後變成了這樣
- 所以這是一個α放射衰變
- 我們可以寫成一個氦核
- 所以它沒有電子
- 我們可能馬上會說
- 它會帶一個負電荷
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