放射性化学与核化学ppt课件

1、 上节知识回想 重要概念： 热原子，热原子化学，Szilard-Chalmers 效应齐拉却满斯效应及其运用，浓集系数保管，真保管，表观保管，一级保管，二级保管，次级化学反响，超热能原子及超热能反响。 其它： 热反响区与热能反响区的划分 热反响和热能反响的鉴别方法 影响保管值的要素12.2 n,反响的化学效应 反冲能ER可经过下式计算：MpMpMVE222122R2RER反冲能反冲能;M反冲核的质量；反冲核的质量；V反冲核的速度；反冲核的速度；pR反冲核的动量；反冲核的动量；p出射粒子的动量。出射粒子的动量。 (n,)反响的反冲原子的能量计算：222R22McEMpE假设假设EgEg的单位采用

2、的单位采用MeVMeV，M M 采用原子质量单位采用原子质量单位, , 那么生成那么生成核核R R的反冲能量为：的反冲能量为：ER = 536Eg2/M (eV) ER = 536Eg2/M (eV) 例题 在127In,128I核反响中，放出的光子能量为MeV，那么生成核128I的反冲能量为多少？ 解：ER = 536E2/M ER = 536 x16/128 = 67 eV 12.3 衰变化学 衰变反冲能的计算EMMMEMMpMpE222222RR, M a a 粒子的质量；粒子的质量； Ea a粒子的能量；粒子的能量； M 反冲核的质量。反冲核的质量。放射性衰变放出的放射性衰变放出的a粒

3、子的能量在粒子的能量在1.83 MeV 144Nd 和和11.7 MeV 212mPo之间，之间，a衰变的子体具有很高的反衰变的子体具有很高的反冲能，普通都在冲能，普通都在0.1 MeV数量级，远远大于化学键能，因此数量级，远远大于化学键能，因此必然使化学键断裂。必然使化学键断裂。 例题 222Rn经衰变成218Po，发射的粒子的能量E= 5.489 MeV99.9%，218Po得到的反冲能量为多少？ 解：0.101MeVMeV489. 52184RE12.4 衰变化学 衰变时产物核获得的反冲能量与其质量、衰变能Q及其在粒子和中微间的分配方式、以及它们的出射方向间的夹角等有关。当放出的粒子的动

4、能等于该组射线的最大能量Emax时，中微子的动能等于0。对于高速度运动的电子，在计算其动量时要思索相对论效应，24222cmEcmpcEeeeeeeeemEcEp2222 上式中E为电子的总能=动能+静质量能，me、pe和Ee分别为电子的静质量、动量和动能。思索相对论效应后，引入对反冲能的修正项 。当发射单能电子时，根据式12-4式可以导得：eeeEMmMcEE222R当当EeEe用用MeVMeV为单位，为单位， me me和和M M用原子质量单位时，可得：用原子质量单位时，可得：MEMEEee5485362R上述可用于计算上述可用于计算b b衰变过程的最大反冲能量，也适用于计衰变过程的最大反

5、冲能量，也适用于计算发射内转换电子的反冲能。算发射内转换电子的反冲能。 例如, l4C衰变放射的粒子的最大能量为0.156MeV, 其最大反冲能为： ER,max = 536 x 0.1562/14 + 5480.156/14 = 7.04 eV轻核如轻核如12B12B，8Li8Li放出的放出的b b粒子能量很高粒子能量很高, ER,mx, ER,mx可高可高达数达数keVkeV。中重核的发射的。中重核的发射的b b粒子的最大能量约为粒子的最大能量约为l-2MeV, l-2MeV, ER,mxER,mx值为值为101-102 eV101-102 eV，高于化学键能。平均反冲能约为，高于化学键能

6、。平均反冲能约为最大反冲能的一半。最大反冲能的一半。衰衰 变变 物物 产产 物物 产产 额额% %T2T2 (3He (3He T)+T)+ T+ + 3He+ T+ + 3He+ 94.5 94.5 0.6 0.6 5.5 5.5 0.6 0.6HTHT (3He (3He H)+H)+ 3He+ 3He+ H+ H+ 89.55 89.55 1.1 1.18.2 8.2 1.0 1.0 2.3 2.3 0.4 0.4T2、HT的-衰变产物分布 12.5 跃迁化学 同质异能转变可以有三种方式： l. 放出光子； 2. 放出内转换电子； 3. 构成电子偶。其中前二种方式是主要的。分子爆炸分子爆

7、炸 空穴串级过程的时间在l0-16l0-15s，比分子振动的时间标度l0-14l0-12s要短得多，积聚的正电荷经过分子内部电荷再分布。分子内部的正电荷之间的剧烈的库仑斥力导致分子爆炸molecular explosion。分子爆炸又称为库仑爆炸Coulomb explosion。 同质异能跃迁的内转换系数大小对化学效应的影响很大；引起化学键断裂的主要要素是内转换系数，而不是反冲能的大小。 综上所述, 不同的核反响过程, 引起化学键断裂的要素是不同的。 对于(,n)反响反冲能量比化学键能高几个数量级, 它必然是断键的主要缘由。同质异能跃迁和电子俘获的反冲能量小, 普通缺乏以破坏化学键, 而Au

8、ger效应的空穴串级那么是断键的主要缘由。衰变引起化学效应的要素比较复杂, 其断键的主要缘由有衰变子体核的反冲, 电子震脱, 以及原子的激发和内转换引起的Auger效应等要素。对于最常见的(n, )反响来说, 反响中放出光子获得的反冲能量是断键的主要缘由。12.6 热原子化学的运用 12.6.1 氟的反冲化学研讨氟的反冲化学普通均利用l8FT1/2=109.7 min, 无载体的18F可用18O(p, n)18F、16O(, d)18F和16O(t,n)18F等反响大量消费。经过19F(n, 2n)18F和19F(,n)18F反响制备的18F是有载体的。 经过氟的反冲化学的研讨可以获得氟化物特

9、别是有机氟化物化学的反响机制方面的知识。反响方式反响方式反响产物及其相对产额反响产物及其相对产额氢提取反响氢提取反响氟提取反响氟提取反响氢置换反响氢置换反响氟置换反响氟置换反响CH3CH3置换反响置换反响CF3CF3置换反响置换反响H18FH18F51%51%FI8FFI8F5.4%5.4%CF2.CH218FCF2.CH218F8.2%8.2%CF218FCH3CF218FCH33.6%3.6%CF318FCF318F5.8%5.8%CH3I8FCH3I8F8.2%8.2%表12-14 18F的各种初级反响的反响产物 12.6.2 新化合物的制备在衰变中，子体原子的化合价添加b-)1(1ZY

10、XnZn当放射性原子是分子的一部分且当放射性原子是分子的一部分且b-b-衰变后没有因反冲而衰变后没有因反冲而与分子的其他部分别分开时，与分子的其他部分别分开时，b-b-衰变引起的核电荷数改衰变引起的核电荷数改动导致构成相邻元素的类似化合物。用这种方法曾制得动导致构成相邻元素的类似化合物。用这种方法曾制得一些无载体的原先未知的化合物。一些无载体的原先未知的化合物。 例子： 二苯锝，它在芳烃配合物系列中的存在过去是有疑问的，由于相应的铼配合物Re(C6H6)2是稳定的，而锰配合物是不稳定的。为了调查锝配合物的稳定性，先制备二苯钼-99Mo，期望经过衰变会生成相应的锝化合物。b-2666992666

11、99)HCTc()HCMo(二苯锝阳离子可以分别出来，收率到达二苯锝阳离子可以分别出来，收率到达80-90%80-90%。12.6.3 用反冲原子直接标志12.6.4 生物化学中的反冲效应1 1 放射性衰变本身放射性衰变本身, , 即一种新元素的构成和衰变引即一种新元素的构成和衰变引起的反冲。这种效应在起的反冲。这种效应在125I125I的情况下是主要的；的情况下是主要的；2 2 衰变能，如衰变能，如粒子能量的传送。能量的释放还影粒子能量的传送。能量的释放还影响到衰变原子的周围环境。这种效应被称为响到衰变原子的周围环境。这种效应被称为“辐解，辐解，在在3H3H，14C14C，和，和32P32P的情况下是主要的。的情况下是主要的。察