原子核之一

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1、原子核之一原子核之一教学目标教学目标 知识技能：知识技能：了解原子核的构成及基本微粒；了解同位素的概念；初 素原子百分比与近似原子 量的关系；掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、 质量数之间的相互关系。 能力培养：能力培养：通过对元素和同位素概念的对比掌握同位素的判断方法； 通过元素原子量、元素的近似原子量与同位素原子量、 原子质量数之间关系的对比，培养学生思维能力。 科学思想：科学思想：通过构成物质的基本微粒的质量、体积、电性的认识，了 解微观世界的物质性，从而进一步认识物质世界的微观本 质；通过原子中存在电性不同的两种微粒的关系，认识原 子是矛盾的对立统一体。 科学品质：科学品质：通过

2、介绍张青莲教授测定同位素原子量的事例，使学生认 识到科学需要的是严谨求实的作风。 科学方法：科学方法：认识微观世界的基本研究方法。 重点、难点重点、难点 同位素的概念和天然同位素原子百分比与近似原子量的关系。教学过程设计教学过程设计续表续表续表续表附附1： 4（C） 5.2478.7+2510.13+2611.17=24.32 随堂练习答案：随堂练习答案：1氢原子，H+ 2111，111，123 3（A）463.5 514 6（C）附附2：（投影）：（投影）附附3：小资料：小资料 张青莲教授在同位素原子量测定方面的主要成就张青莲教授在同位素原子量测定方面的主要成就 张青莲教授从1934年起就开

3、始进行重水和稳定同位素的科学研究，涉 及到氢、锂、硼、碳、氮、氧、硫、铟、锑、锑、铱等十几种元素的同位 素，取得了丰硕的成果，先后发表科研论文120余篇，成为我国稳定同位素 学科的奠基人和开拓者。1991年，张青莲教授领导的科学家小组用质谱法 测定的铟原子量为114.818，被国际原子量委员会采用为新的标准值，这是 在原子量表中首次采用中国测定的原子量值。随后他和德国人 Heumann分 别测定的铱原子量为 192.217，于1993年被评为国际标准。1993年到1995 年期间，他领导下的科学家小组再次测定了锑、铈和铕的原子量，其测定 的准确度达十万分之一，显示了这一科研领域的当代最高水平。

4、这三个原 子量的新值为：锑121.760、铈140.116和铕151.964，也先后被国际原子量 委员会评定为新的国际标准。铈和铕两项成果入选1995年中国十大科技新 闻。 摘自化学教育1997年第6期 附附4：小资料：小资料 放射性同位素放射性同位素C-14的应用的应用 自然界中碳元素有三种同位素，即稳定同位素12C、13C和放射性同位 素14C，14C的半衰期为5730年，14C的应用主要有两个方面：一是在考古学 中测定生物死亡年代，即放射性测年法；二是以14C标记化合物为示踪剂， 探索化学和生命科学中的微观运动。 一、14C测年法 自然界中的14C是宇宙射线与大气中的氮通过核反应产生的。

5、碳-14不 仅存在于大气中，随着生物体的吸收代谢，经过食物链进入活的动物或人 体等一切生物体中。由于碳-14一面在生成，一面又以一定的速率在衰变， 致使碳-14在自然界中（包括一切生物体内）的含量与稳定同位素碳-12的 含量的相对比值基本保持不变。 当生物体死亡后，新陈代谢停止，由于碳-14的不断衰变减少，因此体 内碳-14和碳-12含量的相对比值相应不断减少。通过对生物体出土化石中 碳-14和碳-12含量的测定，就可以准确算出生物体死亡（即生存）的年代。 例如某一生物体出土化石，经测定含碳量为M克（或碳-12的质量），按自 然界碳的各种同位素含量的相对比值可计算出，生物体活着时，体内碳-14

6、 的质量应为 m克。但实际测得体内碳-14的质量内只有m克的八分之一，根 据半衰期可知生物死亡已有了3个5730年了，即已死亡了一万七千二百九十 年了。美国放射化学家WF利比因发明了放射性测年代的方法，为考古 学做出了杰出贡献而荣获1960年诺贝尔化学奖。 由于碳-14含量极低，而且半衰期很长，所以用碳-14只能准确测出56万年以内的出土文物，对于年代更久远的出土文物，如生活在五十万 年以前的周口店北京猿人，利用碳-14测年法是无法测定出来的。 二、碳-14标记化合物的应用 碳-14标记化合物是指用放射性14C取代化合物中它的稳定同位素碳- 12，并以碳-14作为标记的放射性标记化合物。它与未

7、标记的相应化合物具 有相同的化学与生物学性质，不同的只是它们带有放射性，可以利用放射 性探测技术来追踪。 自 20世纪 40年代，就开始了碳-14标记化合物的研制、生产和应用。 由于碳是构成有机物三大重要元素之一，碳-14半衰期长，期线能量较低， 空气中最大射程 22cm，属于低毒核素，所以碳-14标记化合物产品应用范 围广。至80年代，国际上以商品形式出售的碳-14标记化合物，包括了氨基 酸、多肽、蛋白质、糖类、核酸类、类脂类、类固醇类及医学研究用的神 经药物、受体、维生素和其他药物等，品种已达近千种，约占所有放射性 标记化合物的一半。 以碳-14为主的标记化合物在医学上还广泛用于体内、体外的诊断和病 理研究。用于体外诊断的竞争放射性分析是本世纪60年代发展起来的微量 分析技术。应用这种技术只要取很少量的体液（血液或尿液）在化验室分 析后，即可进行疾病诊断。由于竞争放射性分析体外诊断的特异性强，灵 敏度高，准确性和精密性好，许多疾病就可能在早期发现，为有效防治疾 病提供了条件。 碳-14标记化合物作为灵敏的示踪剂，具有非常广泛的应用前景。