第19章  放射化学和核化学

1、第第19章章 放射化学和核化学放射化学和核化学 一、放射化学的开端一、放射化学的开端 二、同位素问题二、同位素问题三、核蜕变三、核蜕变 四、人工放射性四、人工放射性 五、中子引起人工放射石油化工五、中子引起人工放射石油化工 六、核裂变的发现六、核裂变的发现 七、铀的链式反应和原子能的开发七、铀的链式反应和原子能的开发 八、超铀元素八、超铀元素 九、放射性药物化学九、放射性药物化学十、放射化学和核化学发展趋势十、放射化学和核化学发展趋势 一、放射化学的开端一、放射化学的开端 1896年，贝克勒尔发现铀盐有放射性， 1898年GC施密特发现钍盐也有放射性。 居里夫妇于1898年12月26日在巴黎发

2、现了镭 1899年德比尔纳发现了锕， 1901年AW霍夫曼和施特劳斯发现了放射性铅， 1902年吉塞尔发现了镭射气（Rn）， 1903年马尔克沃德发现了放射性碲， 1906年博尔特伍德（Bertram Borden Boltwood，18701927）发现了放射性钍（锕）， 19061907年哈恩发现了放射性锕和新钍。 1903年鲁迅在说鈤说 “自X射线之研究，而得鈤线；由鈤线之研究，而生电子说。由是而关于物质之观念倏一震动，生大变象。最大涅伏，吐故纳新。败果既落，新葩欲吐，虽曰古篱夫人之伟功，而终当脱冠以谢19世纪末X射线发现者林达根氏。” 古篱夫人即居里夫人 “林达根”今译为伦琴。同位素

3、1914年索迪把具有不同重量但在周期表中占有同一位置的原子叫同位素。一种元素的各同位素形成同位素组，它们具有相同的最重要的光谱学性质和物理性质，只是原子量各不相同。 索迪与卢瑟福共同确认，放射性元素可以经过一系列步骤转变为其它元素。 索迪确定一些新元素变种是镭、钍和铀蜕变产物。镭D和钍C事实上都是铅的同位素。 镭D具有半衰期24年，原子量210 钍C具有半衰期87分，原子量212。 索迪（Soddy，Frederick，18771966）英国化学家。提出了同位素概念和放射性元素的位移规则。1921年获诺贝尔化学奖。著有放射性元素化学原子能史等书。 用的位移定律来解释原子的嬗变: 每放出一个粒子

4、即含有两个质子和两中子的氦核就降低两个原子序，而每放出一个粒子即电子，就升高一个原子序。 核蜕变核蜕变 卢瑟福发表粒子与氢原子的碰撞： “难以回避的结论是，粒子与氮气碰撞后产生的这些长射程的原子不是氮原子而可能是氢原子若果真如此，结论必定是，氮原子在与高速粒子的紧密碰撞中所产生的强力下蜕变了。释放的氢原子是构成氮核的一个组成部分。总的说来，这些结果意味着假使用于实验的粒子或其它相类似的粒子能量再大些的话，我们就可望轰碎许多较轻的原子核。”核蜕变核蜕变 卢瑟福把氢核作为基本粒子，命名为质子 质子轰击氧化锂 高能质子加速器 1932年发现中子 原子核由中子和质子组成，质子的数目即原子核所带的正电荷

5、数，或核外电子数；核中包含的中子数加质子数目给出元素的原子量。 人工放射性人工放射性 1934年，约里奥居里夫妇用射线打击镁、硼、铝 铝受射线打击后放出中子，自己变成磷，磷又不稳定，逐渐地蜕变为稳定的硅核。这种磷是人造出来的放射性元素，它的半衰期是2.5分钟。约里奥夫妇1935年获诺贝尔化学奖中子引起人工放射中子引起人工放射 费米（Enrico Fermi，19011954） 慢中子的发现是核能利用的关键 核裂变的发现核裂变的发现 约里奥居里夫人和萨维奇合作，用中子打击铀或钍可以产生同一种化学性质类似“镧”（第57号）的元素R3.5，它放出射线，半衰期为3.5小时。 哈恩和斯特拉斯曼找到中子打

6、击铀能产生化学性质类似“钡”（第56号）的元素，它也能放出射线。 核裂变的发现核裂变的发现 哈恩：“作为这些研究的结论是，我们必须更改以前的蜕变方式中所提出到的物质的名字，把以前叫做镭、锕和钍的元素称为钡、镧和铈。作为接近核物理学家的核化学家，我们很不愿意迈出了和所有以前原子核物理学的经验相抵触的这一步。” 哈恩由于首次发现核裂变而获得1944年诺贝尔化学奖铀的链式反应和原子能的开发铀的链式反应和原子能的开发 1939年，的约里奥夫妇和费米几乎同时探测铀裂变时放出中子。 从裂变到链式反应，二次中子可用来产生新的裂变， (1)链式反应以未控制的方式很迅速发生的话，发生猛烈的爆炸， (2) 反应能

7、加以控制，形成一种稳定状态，得到一种新的动力能源。 超铀元素超铀元素 1940年，美国化学家西博格（Seaborg，1912）等用回旋加速器加速的氘核轰击铀，制出了第94号元素钚（Pu） 西博格和麦克米伦分享了1951年诺贝尔化学奖 元素的命名元素的命名 1952年发现了锿（Einsteinium）（原子序数为99），爱因斯坦（1955年） 1953年发现了镄（Fermium）（原子序数为100），费米（1954年） 1955年，钔（Mendelevium）( 101号), 门捷列夫（Mendelev） Dubnium是以前苏联杜布纳联合核子研究所所在地Dubna， Hassium是以德国达姆斯塔特重离子研究所所在地的州命名， 词尾的“ium”三个