核化学与放射化学复习丁艺省公开课一等奖全国示范课微课金奖

核化学与放射化学复习第1页放射化学：研究放射性物质，及与原子核转变过程相关化学问题化学分支学科第2页1、放射性：在包括放化操作整个过程中，放射性一直存在，放射性核素一直按固有速率衰变，并释放出带电粒子或射线。这是放射化学最主要特点。2、不稳定性：因为放射性物质总是在不停地衰变，由一个物质转变为另一个或各种物质，使研究体系组成不停发生改变。这就要求对应快化学研究方法。3、微量性：放射性物质量通常都比较小（g、ng级），低于普通化学方法检出限。操作中要注意丢失现象。放射化学特点第3页同位素：质子数相同、中子数不一样两个或多个核素。第4页同质异能素：处于不一样能量状态且其寿命能够用仪器测量同一个原子核第5页质量亏损：组成原子核Z个质子和（A-Z）个中子质量和与该原子核质量m(Z,A)之差称为质量亏损，用m(Z,A)表示m(Z,A)=Zmp+(A-Z)mn-m(Z,A)=ZMH+(A-Z)mn-M(Z,A)第6页质量过剩(Massexcess)以原子质量单位表示原子质量M(Z,A)与原子核质量数A之差称为质量过剩，用表示

=M(Z,A)-A第7页B(Z,A)=m(Z,A)c2原子核结合能：由Z个质子和N个中子结合成质量数为A=Z+N原子核时，所释放能量称为该原子核结合能，以B(Z,A)表示第8页比结合能：原子核结合能对其中全部核子平均值

亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加能量。用于表示原子核结合松紧程度。将结合能B(Z,A)除以核子数A，所得商ε第9页10半衰期

放射性原子核数目因衰变减小到原来核数二分之一所需要时间表示方法：放射性衰变服从指数衰减规律式中：N0为t＝0时母体同位素原子数；N为时间t时存在母体同位素原子数；e为自然底数，e=2.71828;λ为衰变常数，它表示一个放射性原子核在单位时间内衰变概率.

第10页11放射性活度及其单位放射性样品单位时间内发生衰变原子核数。以A表示。定义：单位：贝可勒尔（Bq）：1Bq=每秒1次核衰变居里（Ci）:1Ci=3.7×1010次衰变/s放射性活度是指单位时间发生衰变原子核数目，而不是放射源发出粒子数目。第11页放射性平衡在递次衰变中，假如母体半衰期比任何一代子体都长，从纯母体出发，经过足够长(5～10倍于最长子体半衰期)时间以后，母体原子数(或放射性活度)与子体原子数(或放射性活度)之比不随时间改变，称在该母子体之间到达了放射性平衡，又称久期平衡。

第12页暂时平衡某种放射性核素母体按本身衰变规律产生子体核素。若母体半衰期在有限程度上长于子体半衰期，在经过一定衰变期以后，子体核素原子数以一个固定比值与母体原子数建立平衡现象就是暂时平衡T1＞T2，λ1＜λ2第13页长久平衡当母体半衰期T1很长时，在通常测量时间内，观察不到母体放射性活度改变，称为长久平衡

T1＞＞T2，λ1＜＜λ2第14页不成平衡当母体半衰期T1小于子体半衰期T2时，或者λ1＞λ2，母体以自己半衰期衰减，子体则从零开始生长，到达极大值后以慢于母体速度衰减，待时间足够长[t＞（7-10）T1]，母体衰变殆尽，子体以其本身半衰期衰减。整个过程母、子体放射性活度之比一直在改变，不存在任何放射性平衡称为长久平衡。T1＜T2，λ1＞λ2

第15页长久平衡:

T1>>T2，λ1<<λ2例：有一铀矿样品，测得其中含238U1g，含226Ra3.59×10-7g，问该矿石中铀与镭是否平衡？第16页放射性衰变类型依据原子核中放出射线种类，可将放射性衰变分为以下几个类型：1.α衰变

α衰变时，放射性母体同位素(X)放出α粒子(实际为氦原子核)而转变为另一个新子体核素(Y):第17页

β衰变是指原子核自发地放射出β粒子（电子或正电子）或俘获一个轨道电子而发生核内核子之间相互转化过程。原子核从核外电子壳层中俘获一个轨道电子过程称轨道电子俘获（Electroncapturedecay(EC,ore)）（K俘获、L俘获）2.β衰变第18页3.γ衰变

γ衰变是指从原子核内部放出一个电磁辐射，它普通是伴伴随α或β衰变产生.原子核经过γ衰变从能量较高激发状态跃迁到较低能量状态(基态).第19页4.电子俘获衰变（EC）

原子核从核外电子壳层中俘获电子而发生放射性衰变叫电子俘获衰变.

母体经过从核外俘获电子而使核内一个质子转变为中子和中微子.第20页放射性衰变规律放射性同位素不论其衰变方式怎样，它们数量随时间减小都服从于指数定律：

N=N0e-λt式中：N0为t＝0时母体同位素原子数；N为时间t时存在母体同位素原子数；e为自然底数，e=2.71828;λ为衰变常数，它表示一个放射性原子核在

单位时间内衰变概率.

第21页放射性衰变系列

在已知天然放射性同位素中，原子序数大于82放射性同位素可组成三个天然放射性衰变系列.

依据其母体同位素，可分别称为238U衰变系列(铀系)、235U(锕铀系)和232Th(钍系).人工放射性同位素发展后，又发觉237Np衰变系列(镎系).它们基本特征是，在同一个衰变系列中，母体与子体同位素原子量之差为4倍数第22页第23页原子核反应

入射粒子（或原子核）与原子核（靶核）碰撞造成原子核状态发生改变或形成新核过程原子核衰变

原子核自发射出某种粒子而变为另一个核过程第24页核反应普通表示式：A

为靶核；a

为入射粒子；B

为剩下核；b1,b2…为出射粒子。或：对于出射粒子为一个情况：二体反应或：三体反应出射粒子为两个情况：第25页核反应能Q对核反应：静止质量对应动能由能量守恒：反应能Q定义为：Q>0

为放能反应；Q<0

为吸能反应。第26页核反应阈能

核反应中，若为吸能反应，这时核反应能Q<0，需要提供能量核反应才能进行。提供方式是由入射粒子携带

我们将能使核反应发生最小入射粒子动能定义为：核反应阈能，以表示。第27页粒子加速器（particleaccelerator）：

是一个用人工方法产生高速带电粒子装置

第28页

核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应或核聚变反应，从而实现核能-热能转换装置。

从能量产生方式看，核反应堆能够分成裂变反应堆和聚变反应堆两大类。当前世界上有大小反应堆上千座，绝大多数属于裂变反应堆，而聚变反应堆因为技术原因，尚处于发展过程中。第29页放射性核素Radioactiveisotope：能发生放射性衰变核素。放射性核素按其起源有天然放射性核素和人工核素之分载体Carrier：

载体：是以适当数量载带某种微量物质共同参加某化学或物理过程另一个物质

载体与被载带物含有相同化学行为，最终能与放射性物质一起被分离出来第30页载体有两类：同位素载体、非同位素载体同位素载体：载体是微量物质同位素

分离89Sr、90Sr用SrCl2；137Cs用CsCl，131I用127I，3H用1H等非同位素载体：载体不是微量物质同位素

分离226Ra加入Ba，

147Pm钷-Nd(NO3)3；99Tc-NH4ReO4

第31页放射性核素纯度(Radionuclidepurity)

放射性核素纯度也称放射性纯度，指在含有某种特定放射性核素物质中，该核素放射性活度对物质中总放射性活度比值。（该物质中可能有各种放射性核素，放射性核素纯度只与其中放射性杂质量相关，而与非放射性杂质量无关）第32页放射化学纯度(Radiochemicalpurity)

简称放化纯度，指在一个放射性样品中，以某种特定化学形态存在放射性核素占总该放射性核素百分数（该物质中可能有各种放射性核素，只针对某一个放射性核素而言）第33页比活度(Specificactivity)

也称为比放射性，指放射源放射性活度与其质量之比，即单位质量(通惯用重量表示)产品中所含某种核素放射性活度式中：A，mA分别是物质中某种放射性核素化合物放射性活度及其质量，m是该物质中稳定核素化合物质量通常情况下，mmA，则

第34页对于无载体纯放射性核素设系数K=6.02×1023×0.693S0该放射性核素一个特征常数，单位为Bq/gk值：S/60→min/60→h/24→d/365→a第35页共沉淀法

此法是放射化学分离中应用最早一个分离方法，对微量放射性物质而言，是一个分离和富集放射性核素有效伎俩。

定义

当溶液中引入某种常量物质,并使之形成沉淀时,微量放射性核素能随常量物质一起自溶液转入沉淀物中现象第36页共沉淀机制形成混晶表面吸附生成化合物第37页（1）形成混晶例子：BaSo4-RaSO4混晶，微量组分Ra取代一小部分BaSo4晶格上Ba位置。微量组分在常量组分沉淀中分配服从均匀分配定律：也可服从对数分配定律：式中：a、x—微量组分在体系和晶体中量；b、y—常量组分在体系和晶体中量；

D、λ—分离系数和对数分配系数

影响共沉淀原因有：温度、液相组成、固相组成及溶剂等第38页（2）表面吸附最惯用吸附剂是无定型氢氧化铁，惯用（Fe（OH）3、Al（OH）3等氢氧化物，PbS等硫化物，磷酸钛、磷酸钙等磷酸盐，硫酸盐、卤化物及草酸等）吸附效率影响原因：

①微量组分形成化合物溶解度，溶解度愈小，越轻易被吸附②无定型沉淀表面所带电荷符号及数量，当微量组分所带电荷符号与沉淀相反时，吸附量大，所以pH及其它电解质存在将有较大影响③吸附剂表面积大小，表面积越大，吸附量越大

与形成混晶相比，表面吸附共沉淀选择性要差得多第39页（3）生成化合物

主要是指用有机沉淀剂时，生成化合物，主要指生成螯合物及离子缔合物

生成螯合物：在不一样pH下，1-硝基-2-萘酚能够载带60Co、59Fe、237Pu等

离子缔合物：金属离子与中性络合剂或阴离子配体形成络合离子后，能够与相对分子量较大含有相反电荷有机沉淀剂生成难溶离子缔合物，从而使微量金属离子被载带下来。

惯用有机沉淀剂：甲基紫、次甲基蓝、罗丹明B等，如：在氯化物溶液中，In3+以InCl4-配阴离子存在，次甲基蓝可使