使用糖果模擬α和β衰減

包裹和未包裝的巧克力親吻糖果在容器中,蓋上帶有放射性符號

當學生研究原子理論時,他們了解到質子和中子在細胞核中,並且電子在細胞核外的電子雲中發現。因此,當他們被引入核化學時,一些學生很難理解電子可以來自細胞核!β粒子是一種遊離電子,當中子中子通過散發出微小的質量的微電荷而變化為質子時,它是從放射性同位素的核中發出的。

關於學生對亞原子顆粒的另一個誤解是質子,中子和電子是物質的最小顆粒。但是,質子可以發出正電子,就像中子可以發射β顆粒一樣。

為了幫助學生了解α衰變和β衰變的概念,我要求他們設想包裹的糖果作為中子和一塊未包裝的糖果作為質子。然後,我向學生解釋說,包裝紙的質量無關緊要。這很重要,但是它的質量可以忽略不計。實際上,包裝器的質量在營養信息中沒有計入糖果的質量中。由於中子發出β粒子時會變為質子,因此包裝器表示從細胞核發出的β粒子。

概念:
核方程
放射性
過程時間:
30分鍾
材料:

任何包裹的糖果都可以使用,例如薄荷糖或泡泡糖。我使用了好時的吻,因為包裹和未包裝的糖果之間存在明確的區別。代表U-238需要238件(需要92個未包裝的糖果和146包包裝)。

當輪到碗中的糖果時,手套供學生戴。

安全說明:確保學生不要在觸摸或消費之前對巧克力或其他糖果過敏。

程序:

第1部分:介紹概念

給每個學生一塊包裹的糖果。告訴他們這是一個中性粒子。(這是因為它不會震驚他們)。問他們是否願意吃包裝紙或糖果?當然,他們會想吃糖果!積極!說明包裹的糖果代表一個中子,未包裝的糖果代表質子。包裝器是從β衰減(β粒子)中發出的小帶負電荷的粒子。(您甚至可以解釋糖果是一個正能源,包裝器將是負能量。)

第2部分:大型團體活動

提出一碗糖果,代表鈾238的核。詢問“鈾238中有多少個質子和中子?”審查同位素的質量數量等於質子的數量以及中子的數量。因此,該碗裝有92個未包裝的糖果和146種包裹的糖果。

選擇學生模擬α衰減中的第一步。由於核是放射性的,因此學生應使用手套並去除2個質子和2個中子。然後,學生將把糖果碗傳遞給另一個學生,繼續進行衰敗係列。第二步是β衰減,因此第二個學生將使用手套解開“中子”,將質子返回碗中並發出beta粒子(包裝器)。學生們繼續通過碗並在房間周圍手套,以模擬衰減係列中的每個步驟。

指示學生計算發出的α顆粒和β顆粒的數量,並顯示鈾238如何變為鉛-206。

在下麵的支持信息中,學生和教師文檔均提供。請登錄您的化學X帳戶以訪問它們。

擴展:Thor-232的衰變

在U-238 DECAY係列中隻有14個步驟,因此您可以使用另一個像Thor-232這樣的衰減係列繼續進行模擬,該係列衰減到LEAD-208,最終更有趣。

在活動結束時,如果學生沒有得到任何糖果,我用中子轟炸了他們,他們確實變得不穩定。但是那堂課是另一天!

準備:

準備糖果。代表U-238需要238件(需要92個未包裝的糖果和146包包裝)。

歸因:

N/A。

收藏:

安全

一般安全

用於實驗室工作:請參考ACS

示威:請參考ACS化學教育部

其他安全資源

:識別危險;評估危害的風險;降低危害的風險;為緊急情況做準備

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