核化学及应用简介

1基础化学第十五章

核化学及其应用简介IntroductiontoNuclearChemistryandItsApplications内容提要核化学的基本概念发展过程及应用核子、核素和同质异能素放射性元素和放射系质量亏损与核的结合能放射性衰变和核化学方程式放射性衰变核化学方程式半衰期和放射性活度放射性碳-14测定年代法3.放射性核素示踪技术简介—

PET-CT基本原理PET-CT的成像过程PET-CT的特点临床上用于诊疗的放射性核素内容提要4.核反应和核辐射①核反应②核裂变和核聚变③核反应的特点④核辐射和辐射防护内容提要教学基本要求了解有关放射性核素和放射性衰变的概念；核医学治疗技术-放射性核素示踪技术基本原理；核辐射和辐射的防护。会正确书写核化学方程式。第一节核化学的基本概念

核化学(nuclearchemistry)是研究原子核(稳定性的和放射性的)的反应、性质、结构、分离、鉴定及其在化学中的应用的一门学科。是用化学与物理相结合的方法研究原子核核性质、核结构、核转变的规律。第一节核化学的基本概念一、发展过程及应用二、核子、核素和同质异能素核子：组成原子核的基本粒子，如质子和中子。核素：具有确定的质子数Z、中子数N并处于一定能量状态的原子核。第一节核化学的基本概念二、核子、核素和同质异能素核素符号：X：元素，A：质量数，Z：质子数例如：同质异能素：指质子数和质量数相同但能量状态不同的核素。

第一节核化学的基本概念三、放射性元素和放射系

放射性元素：不稳定原子核自发发射出α、β和γ射线的现象，周期表中原子序数84的钋（Po）之后的元素均具有放射性。放射系：放射性核素大多具有多代母子体衰变过程，最后衰变生成稳定核素，这一过程中发生的一系列核反应被称之为放射系。第一节

核化学的基本概念四、质量亏损与核的结合能指原子核的质量与它所含有的各核子独立存在时的总质量的差额，称为质量亏损。即当核子相互结合成原子核时要放出结合能，减少的能量就是核的结合能，数值愈大，原子核就愈稳定。例如：核素的质量亏损为：5×1.007277u+6×1.008665u-10.811u=0.32102u其中：一个质子的质量为1.007277u，一个中子的质量为1.008665u第二节

放射性衰变和核化学方程式一、放射性衰变放射性衰变：是放射性核素自发放射出α粒子(即氦核)或β粒子(即电子)或γ光子，转变成另一种核素的现象。1.α衰变产生α粒子（He）通式：位移定则：子核在元素周期表中的位置左移2格。第二节

放射性衰变和核化学方程式2.β衰变产生β粒子（电子e）通式：位移定则：子核在元素周期表中的位置右移1格。3.γ衰变核从高能态向低能态跃迁放出γ光子的过程。4.嬗变指原子核受中子、质子、α粒子、重粒子(例如原子核)等轰击而形成新原子核的人工核反应。第二节

放射性衰变和核化学方程式5.正电子衰变由于核内中子缺乏致使放射出正电子的衰变，也叫β+衰变。衰变时发射一个正电子和一个中微子，原子核中一个质子转变为中子。β+衰变时母核和子核的质量数不变，但子核的核电荷数减少一个单位。正电子是电子的反粒子，与电子有相同的质量。原子所释放正电子会与邻近物质的电子结合而互毀，在二者湮灭的同时失去电子质量，转变成方向相反而能量相同的两个伽马射线。第二节

放射性衰变和核化学方程式二、核化学方程式核化学方程式用于表示核变化过程。其书写方法有别于化学反应方程式。在方程式中必须明确指出其质子，中子以及电子数和质量数。书写时还必须遵守的原则是：方程式两端的质量数之和相等；方程式两端的质子数之和相等；第二节

放射性衰变和核化学方程式例如：写出下列核化学方程式Ｉ-122β衰变：α粒子轰击产生第二节

放射性衰变和核化学方程式三、半衰期和放射性活度半衰期放射性核素的衰变速率用半衰期表示,符号为t1／2。即任意量的放射性核素衰减一半所需时间。半衰期越短，其射线的能量越大，造成的伤害越严重。放射性活度放射性活度是指通过实验观察得到的放射性物质的衰变速率,也被表述为放射性强度。第二节

放射性衰变和核化学方程式四、放射性碳-14测定年代法

自然界中碳的放射性同位素碳-14在有机物所含碳素中占一定比例。当大气氮被宇宙的高能量粒子冲击就会产生碳-14同位素：C-12和C-14。第二节

放射性衰变和核化学方程式四、放射性碳-14测定年代法在碳循环过程中，因为β衰变丢失，大气层中新的同位素的物质不断补充直到到达动态平衡，通过两个同位素比率在鲜活物质中保持持续平衡。但是当一个植物或者动物死亡后，不但不能再从外界摄取含碳化合物，而且大约每隔(5730±40)年减少为原有量的一半。因此，根据古代遗留下来的有机物中碳-14放射性的减少程度，便可测知其死亡的年代。第三节

放射性核素示踪技术简介—PET-CTPET-CT：PositronEmissionTomography和computationaltomography的缩写，全称为正电子发射计算机断层成像。其功能为由CT提供病灶的精确解剖定位，而PET提供病灶详尽的功能与代谢等分子信息，一次显像获得全身各方位的断层图像。一、放射性核素示踪技术基本原理放射性核素示踪技术的基本原理主要基于以下两个方面：1.相同性即放射性核素及其标记化合物和相应的非标记化合物具有相同的化学及生物学性质。2.可测量性即放射性核素能发射出各种不同的射线，可被放射性探测仪器所测定或被感光材料所记录。第三节

放射性核素示踪技术简介—PET-CT二、PET-CT的成像过程1.由回旋加速器产生各种正子核种；2.由放射化学实验室合成各种所需的正子放射药物；3.将放射药物注入人体，并于PET造影仪下扫描；4.将所搜集资料重组成影像并加以分析。第三节

放射性核素示踪技术简介—PET-CT三、PET-CT的特点1.灵敏度高，定位、定量准确。2.伽马射线在体内的衰减因素可完全去除，因此可以准确的测量局部同位素分布量。3.由于人体器官的化学成分中的元素如碳、氧、氮等均可由正子放射性同位素碳-11、氧-15、氮-13取代，而器官中主要化学成分的氢，又可由氟-18取代，故PET可用于显示器官的代谢状况其研究范围将无可限量。第三节

放射性核素示踪技术简介—PET-CT第四节

核反应和核辐射一、核反应核反应是指粒子（如中子、光子、π介子等）或原子核与原子核之间的相互作用引起的各种变化。核反应通常分为四类：衰变、粒子轰击、裂变和聚变。第一类为自发发生的核转变，而后三类为人工核反应（即用人工方法进行的非自发核反应）。第四节核反应和核辐射二、核裂变和核聚变核裂变就是一个大质量的原子核（像油和钍）分裂成两个比较小的原子核，核聚变则是小质量的两个原子核合成一个比较大的