放射化学1.ppt

1、【放射化学进度表】,【放射化学进度表】,【参考书目】,刘元方等编著放射化学，北京大学出版社，2006。 郑成法 毛家骏 秦启宗核化学与核技术应用，原子能出版社，1990 （主要参考书）； 蒋明原子核物理导论 原子能出版社 1983； 刘元方 江林根编著放射化学科学出版社 1988； 德C.克赖尔著 朱永贝睿 等译 放射化学基础原子能出版社 1993； 任时仁著 生物学中的放射性核技术 北大出版社 1997,【课程考核方法】,出勤5%（三次，以回答问题时不在教室为准） 习题10% 课堂报告+论文15%（5-7人1组） 期末70%,【内容概览】,1、绪论 放射化学的概念，内容，特点及历史发展。 2

2、、同位素交换反应 同位素效应，同位素交换反应及其热力学，动力学性质，同位素交换反应的机理。 3、放射性物质在低浓度时的状态和行为 放射性物质在三相中物理化学行为 4、放射性物质的分离方法 承接3中的内容，是3中内容的实践应用 5、天然放射性元素 诸个元素介绍其性质，分离，提取等内容 6、人工放射性元素 诸个元素介绍其性质，分离，生产等内容,基础理论,反应前的行为研究,【内容概览】,7、放射性核素的制备和提取 8、辐射化学 电离辐射作用下放射性物质的化学行为的研究 9、热原子化学 10、放射性核素在化学的应用 示踪，标记化合物的制备，计时等。,辐射过程中核素的行为研究,【本书的学习方法 】,理论

3、联系实际 也即学以致用，学习时多问为什么要学习它，有何用，它是什么，为什么是这样等问题。 切忌死记硬背 要理解性地学习。没有人将所有知识都装在脑子里，好的科技工作者只需知道基本东西，能提出解决思路最为关键，将操作细节交给文献查阅。,第一章,绪 论,【主要内容】,1 放射化学的定义和内容 2 放射化学的特点 3 辐射防护 4 放射化学的发展历史和现状,【重点难点】,放射化学的定义，特点及辐射防护的方法,第一章 放射化学的内容,1、放射的概念及放射的实质 核辐射，或通常称之为放射性，是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射可以使物质引起电

4、离或激发，故又称为电离辐射。 辐射的实质是一种能量的释放方式。从著名的质能方程E=mc2可以看出，它是将一定的质量转变为能量的过程。(原子的结构）,2、放射化学的概念和内容 放射化学（Radiochemistry）是近代化学的一个分支学科，在1910年由卡麦隆(Cameron)提出。放射化学的概念在不同的发展中 。我们可以笼统地理解为涉及放射性元素的化学就是放射化学，它是研究放射性物质和原子核转变过程产物的结构，性质，制备，分享，鉴定和应用的科学。放射化学的概念也就包涵了放射化学的内容。,3、放射化学的特点 放射化学与化学学科的其它分支在研究内容和方法上许多相似的地方，但由于放身化学的研究对象

5、是放放射性物质，因此实验室具有以下几个特点。 （1）微量或低浓度 以ci(3.710 4Bq)级引入生物体。 （2）不断在变化中 放射性物质本身在变化中 （3）有辐射化学效应 放射性物质的化学环境在变化中，环境又会反作用于放射性物质。 （4）放射现象为放射性化学的研究提供了新的研究手段和方法。 （5）放射也带来 辐射防护的问题。 以上问题可以归结为低含量和核变量的问题。,4、放射化学中的几个概念 由于处于微量和低浓度状态下的放射性物质的使用，使操作困难，带来非正常实验误差，因此常采用非放射性物质载体和反载体来克服之。 载体(Carrier)： 有同位素和非同位素载体）能载带放射物质一起参与反应

6、的常量物质。例如Ca2+及草酸沉淀剂可使45Ca2+沉淀析出，226Ra2+会随Ba2+与SO42-形成Ba(Ra)SO4沉淀，Ba为Ra2+非同位素载体。 反载体(Anticarrier): 能阻止放射性物质参加反应的常量物质，下列讲的是参加吸附在容器壁上的反应。例如：为防止32PO43-被溶液沉淀带走或吸附在容器壁上，在不影响研究目的条件下，加入适量31PO4保护，31PO4都是引入生物体前在NaH232PO4制剂中加入适量NaH231PO4，可消除前述一些非正常反应。,放射性核素纯度（Radioactive purity）： 指样品总活度中某一放射性核素的活度所占的百分数，简称放射性核纯

7、度。例如用中子照射经同位素分离的氯35样品，产生的总活度为4107贝可，其中氯36为3.18107贝可，氯38、硫35、磷32等放射性核素的加和活度为2106贝可，则氯36的放射性核素纯度为79.5。 放射化学纯度（Radiochemical purity）： 指样品总活度中放射性核素以某种特定化学形态（如价态、分子中的位置）存在的活度所占的百分数，简称放化纯度。 样品的放射化学纯度是以样品的放射性核素纯度为前提的。例如Na131I注射液,若标明放射化学纯度98，则在该注射液中有98或更多的131I以NaI形式存在，其余的活度可能不属于131I,即使属于131I也是以I2等形式存在。 以上二种

8、纯度不高会影响实验结果，要求95%以上。,【辐射防护的重要性】,在进行放化操作之前，必须了解所用放射性核素的核性质、毒性以及应采取的防护措施； 实际工作中必须严格遵守放射性安全防护规定； 在操作强放射性核素前，应先做冷实验； 每一步操作必须谨慎小心，尽可能减少容器或设备的放射性沾污； 放射性废物不可随意丢弃，必须妥善存放或回收处理。,5、放射化学的发展简史,18951900 诞生阶段 放射性的发现（1896） 创建放化分析方法（1898） 发现、射线（1900） 1900 1930 成长阶段 发现放射性（1903） 认识到放射性衰变规律（1905） 建立了同位素分离方法（1913）,放射化学研

9、究方法的创立,1898年春天M. Curie发现沥青铀矿的放射性活度比纯铀的放射性活度约大4倍, 因而推测在沥青铀矿中还有一种放射性更强的放射性核素。 将沥青铀矿磨碎溶解于盐酸, 进行硫化物沉淀等多步化学分离。 在整个分离过程中, 始终用跟踪放射性的办法, 来确定大量其它元素中微量放射性元素的去向; 并巧妙地根据放射性的行踪来判断该元素的某些化学性质。这种创造性的方法, 是一种崭新的放射化学研究方法。,5、放射化学的发展简史,1898年 M. Curie用化学方法发现放射性元素钋； 1910年，英国的Cameron提出将其作为一个独立的分支； 已有100多年的发展历程；其基本理论已经发展成熟，

10、有过辉煌的历史（我国上世纪50、60年代）； 近30多年的发展情况看，这一学科实际上已经走过独立发展的阶段，明显地走向与各学科的横向结合，成为各学科广泛应用的技术手段。 目前，随着能源需求形势的发展，在世界范围内有再次走向辉煌的态势。,5、放射化学的发展简史,19301950 全盛时期 发现中子、+（1932） 人工放射性元素、活化分析 （1934） 铀的裂变（1939） 反应堆（1942） 第一颗原子弹爆炸（1945）（1945-8-6/9 日本广岛、长崎） 19501970 全面应用时期 军事 军备竞赛 第一颗氢弹（1952） 核燃料循环（1951， Purex流程， TBP) 第一座核电

11、站（1954） 1970 民用 238Pu作为人造卫星能源 放射免疫分析（1960） 合成新元素 （1981）,5、放射化学的发展简史,1932年，成立国立北平研究院镭学研究所 1948年，国立北平研究院成立了原子学研究所 1950年，镭学所和原子学研究所合并成立了中国科学院近代物理研究所，1958年发展成为中国科学院原子能研究所 1955年，北大，清华先后设立放射化学或放射化工专业 1956年引进了研究用的重水反应堆和回旋加速器 1958年到60年代初，成立了上海原子核研究所和兰州控物理研究所，前者以研究核技术应用为中心，后者以研究中、低能核物理为中心 1964年10月16日成功爆炸了 第一

12、颗原子弹，1967年6月17日爆炸了第一颗氢弹。 近三十年来，我国放射化学的研究工作遍及核燃料循环，废液处理和综合利用，同位素分离，放射性同位素和标记化合物，锕系元素化学，核反应化学和裂变化学，环境科学，核分析技术，辐射化学等个个方面，在应用研究和基础研究方面都取得了不少成就。,6、放射化学在我国,7、放射化学的现状,20世纪40-60年代： 核武器和核电发展的需要，放射化学处于辉煌阶段。以生产和处理核燃料为中心; 60年代后： 放射性同位素和核技术的广泛应用，特别是与生命科学、环境科学、地球科学、水文地质科学的结合，使这一学科具有更广阔的发展空间。 目前： 随着我国大力发展核电政策的实施，放

13、射化学在乏燃料后处理和废物安全处置方面将发挥重要作用。,W. Roentgens discovery of x-rays,1895年末德国物理学家W. Roentgen用Crookes管研究高压放电现象时注意到, 当阴极电子束流轰击玻璃管壁时, 观察到了荧光以及X射线。,W. Roentgens discovery of x-rays,In 1895, W. Roentgens discovery of x-rays in this laboratory revolutionized science and medicine,H. Becquerel,1895年，法国科学家Becquerel将

14、几十种矿物样本在阳光下曝晒后用黑纸包上，发现只有一种铀矿物硫酸铀酰钾复盐K2UO2(SO4)22H2O, 能使底片感光，认为是X射线所为。 1896年2月，他无意中将一块未经太阳曝晒的铀矿物放在照相底版上，也发现了底片感光现象。 发现其它的铀化合物也能发出这种射线; 到1896年5月Becquerel又证明了纯金属铀的放射性大于铀化合物的放射性。,M. Curie,发现除了铀和铀的化合物外，钍和钍的化合物也有类似的放射现象。 铀和钍发出射线与其化合物的组成无关，放射现象是一种特有的原子现象； 她在发现了钋和镭元素后才将这一现象称为放射性(radioactivity)。,钋(Polonium)和

15、镭(Radium)的发现,1898年6月,Curie夫妇得到了很少量的放射性活度比铀强150倍的黑色粉末, 再经过一番提炼又得到了放射性活度比铀强400倍的新放射性元素钋。 同年年底, Curie夫妇在G. Bemont的协助下, 在铅的沉淀中又发现了放射性活度更强的另一种元素镭。1902年提炼出了120 mg 在光谱中见不到钡的纯氯化镭,The Nobel Prize in Physics 1903,Marie Curie, ne Sklodowska 1/4 of the prize b.1867(in Warsaw, Poland)d.1934,Antoine Henri Becquer

16、el 1/2 of the prize b.1852d.1908 His discovery of spontaneous radioactivity,Pierre Curie 1/4 of the prize b.1859d.1906,Their joint researches on the radiation phenomena,Pierre Curie 1/4 of the prize b.1859d.1906,Pierre Curie 1/4 of the prize b.1859d.1906,The Nobel Prize in Chemistry 1911,Her services to the advancement of chemistry by the discovery of the elements radium and polonium, by the isolation