放射化学复习提纲

1、第一章绪论放射化学研究对象的三个特点：放射性、不恒定性、低浓微量性天然放射性的发现人：贝克勒尔质子的发现人：卢瑟福(Rutherford)中子的发现人：查德维克(Chadwick)人工核转变的实现人：卢瑟福(Rutherford),核反应:人工放射性的发现人：约里奥居里夫妇，核反应：铀核裂变的发现人：奥托哈恩(OttoHahn)镭和钋的发现人：居里(Curie)夫妇锕系元素之父：G.T西博格(G.T.Seaborg)放射免疫分析创始人：贝尔松(berson)与亚雷(yalow)中国放射化学的奠基人：郑大章中国核医学创始人：王世真第二章原子核和粒子物理核素：具有相同的质子数Z、相同的中子数N、处

2、于相同的能态且寿命可测的一类原子称为核素(Nuclide)。同位素：质子数相同,中子数不同的核素。同中子异核素：中子数相同,质子数不同的核素。同质异位素：质量数相同,质子数不同的核素。同质异能素：同种原子核的不同状态。镜像核：质子数与中子数互换的两个核素。核素图B稳定线：稳定核素几乎全部位于一条光滑的曲线或紧靠该曲线的两侧。B稳定线及附近的狭长的带状区域称为核素的稳定区。缺中子核素：位于B稳定线上侧的核素，其边界为质子滴线（质子开始泄露）。丰中子核素：位于B稳定线下侧的核素，其边界为中子滴线（中子开始泄露）。缺中子核素和丰中子核素经衰变后转变为更靠近B稳定线的核素。第三章放射性放射性：原子核自

3、发地发射粒子（a、B等）、光子、俘获核外电子或自发裂变的现象。放射性核素：具有放射性的核素。放射性衰变：原子核发射出粒子后转变为另一种原子核。放射性活度（活度A）:单位时间内衰变掉的放射性核的数目。指数衰减规律公式半衰期（）：放射性原子核的数目衰减一半所需要的时间。注意：在一般情况下，衰变常数与外界条件（诸如温度、压力、外部电磁场等）无关。分支衰变：某些放射性核素可以同时以几种方式衰变的现象。递次衰变：如果放射性核素衰变生成的子体核素也是放射性核素，它将继续衰变到第二代子体。如果后者还是不稳定的，它将衰变到第三代子体，这样一代一代地连续衰变下去，直到形成一个稳定核为止。达到长期平衡条件及达到长

4、期平衡时母、子原子核数的关系放射系（衰变链）:母体与其衰变子体形成一个连续核素系列的现象。天然放射系:以一个长寿命天然放射性核素为母体的放射系。衰变纲图:标明一个衰变链各成员能级及衰变路径的图。从衰变纲图可以得到：衰变时发射出的粒子（或射线）的种类及其能量和强度；Y跃迁的多极性；从对衰变过程的研究中获得的关于母核和子核结构的知识，即衰变所涉及的各能级的能量、自旋和宇称。轨道电子俘获：原子核从核外的电子壳层中俘获一个轨道电子的过程。俄歇电子:原子内层电子被激发电离形成空位，较高能级电子跃迁至该空位，多余能量使原子外层电子激发发射，形成无辐射跃迁，被激发的电子即为俄歇电子。内转换电子：原子核从激发

5、态到较低的能态或基态的跃迁，除发射V光子外，还可以通过发射电子来完成。这种电子通常不是来自原子核，而是来自原子的电子壳层，这种电子叫内转换电子。第四章射线与物质的相互作用带电粒子在物质中的能量损失方式主要是：电离和激发比电离（电离密度）：单位径迹长度上产生的离子对数。射程：带电粒子在某种物质中沿入射方向从进入到被物质吸收所经历的最大直线距离。注意：a粒子的射程用平均射程表示皿射线的射程用最大射程表示；Y射线没有射程。B射线与物质作用时能量的主要损失方式：电离损失与辐射损失韧致辐射：当高速运动的带电粒子从原子核的库仑场附近掠过时，它将受到原子核库仑场的作用而产生加速度，包括速度的降低和方向的改变

6、，其部分或全部能量将转变为连续谱的电磁辐射。影响辐射损失的主要因素Y射线与物质的相互作用：能产生次级带电粒子（主要是电子）和次级光子，通过这些次级带电粒子的电离、激发把能量传给物质。光电效应：在高于某特定频率（极限频率）的电磁波照射下，某些物质内部的电子吸收能量后逸出而形成电流。康普顿效应：散射光中除了有原波长入0的x光外，还产生了波长入入0的x光，其波长的增量随散射角的不同而变化。电子对效应：当辐射光子能量足够高时，在它从原子核旁边经过时，在核库伦场作用下，辐射光子可能转化成一个正电子和一个负电子的过程。发生光电效应的条件入射光子的能量必须大于某壳层电子的结合能，即：为了满足能量守恒和动量守

7、恒，必须有第三者参加，即发射光电子后的整个原子参加注意：束缚的越紧的轨道电子，发生光电效应的几率越大，所以K层和L层发生光电效应的几率最大；低能Y光子与高Z物质相互作用时，发生光电效应占优势；受原子核束缚得愈弱的轨道电子发生康普顿效应的几率愈大。发生电子对效应的条件在原子核场中，要求入射光子的能量h2mec2（1.02MeV）,在原子的电子场中，要求入射光子的能量hv4mec2（2.04MeV）o为了满足电子对效应过程中的能量守恒和动量守恒，必须有原子核或壳层电子参加。中子与物质的相互作用吸收：中子被原子核吸收后，产生其他种类的次级粒子。只有慢中子才能被有效吸收。轻元素（氢）可以作为快中子的良

8、好减速剂；在中子的防护中，常用含氢物质和原子量小的物质（水、聚乙烯、石蜡、石墨、氢化锂）作为快中子的减速剂。第九章放射化学分离方法分离过程：分离过程可以按各种方法进行分类，例如，可按两相的状态分类，也可以按第二相的来源分类。从分离的原理来看，可分为平衡分离过程和速率控制分离过程两大类。-分配系数（分配比）:物质A在两种互不相溶的溶剂中达到分配平衡时在两相中的分配比例。-分离因数（A:是待分离的组分A和B在两相中的分配系数之比；是表征两相中所需组分A与不需要组分B含量比差别的一个系数；是衡量分离方法优劣白勺一个参量。-回收率:表示样品经过分离后，回收某一组分的完全程度。可用下式表示：去污因数:表

9、示分离过程对某种放射性杂质的去污程度，它在数值上等于富集系数，它表示了放射性杂质（B）对所需放射性核素（A）沾污程度在分离前后的变化，只不过它的定义是：放射性核素纯度（放射纯度）:指某核素的放射性活度占产品总放射性活度的百分数。放射化学纯度:在样品的总放射性活度中，处于特定化学状态的某核素的放射性活度所占的百分比。载体（同位素载体、非同位素载体）:在分离过程中，常在放射性溶液中加入常量的放射性核素的稳定核素，同一元素的稳定核素和放射性核素的化学性质相同，所以它们将发生同样的化学过程，从而所加入的稳定核素起了载带放射性核素的作用，称加入的常量的稳定核素为载体。载体与被载带物具有相同或相似的化学行

10、为，最终能与放射性物质一起被分离出来。容积度：容积度规则当溶液中MmAnKsp时，将会有MmAn沉淀析出，直至成为饱和溶液。同离子效应：在微溶电解质溶液中，加入含有同离子的强电解质时，微溶电解质多相平衡将发生移动的现象。盐效应：如果在微溶电解质溶液中，加入不含同离子的强电解质，则微溶电解质的溶解度会增加。吸附机理：三种机理，一为离子交换吸附，二为化学吸附，三为分子吸附。离子交换吸附：同放射性核素在晶体上的吸附相同，包括一级电势形成吸附；一级交换吸附；二级交换吸附。化学吸附：放射性核素会在无定形沉淀表面与其形成表面化合物而产生吸附。分子吸附：放射性核素会以分子形式在无定形沉淀上产生吸附，这种吸附

11、依赖于分子间力或范德华力。为了减少和避免玻璃表面对放射性核素的吸附，可以采用下面三种方法：a、选择适宜的度条件；b、加入放性核素的稳定同位素作反载体进行稀释；c、将玻璃器壁用二氯二甲基硅烷或其它憎水剂进行预处理。共沉淀法基本原理：利用溶液中某一常量组分（载体）形成沉淀时，将共存于溶液中的某一或若干微量组分一起沉淀下来。主要有形成混晶、表面吸附及生成化合物等。主便公式：影响共沉淀的因素有：温度、液相组成、固相组成及溶剂等非均匀分配定律：结晶分配系数（D）,入为常数：D1，表示微量组分在晶体中得到浓集；反之，D1时，微量组分主要在沉淀初期析出，而入10.5时，生成重铀酸钠沉淀。为防止上述反应的发生

12、,在浸取剂中要有一定量的碳酸氢钠存在,以中和铀溶解过程中产生的OH-。碱浸法的优缺点a）优点：选择性好、产品溶液较纯、对设备腐蚀性小、剩余碱能部分返回利用等。b）缺点：常压下对铀的浸取速度慢,通常需要加温加压浸取、浸取率低,特别是当矿石中含有四价铀时,需要量采取许多强化浸取措施才能获得满意的浸出效果。碱法浸取适用于碳酸盐矿、氧化钙含量大于12%的矿。Amex流程Amex流程是AmineExtraction流程的缩写，它是以长链的三脂肪胺为萃取剂，从硫酸浸出液中萃取铀使用最广泛的流程。机理：阴离子交换反应,质子化的叔胺与硫酸浸出液中铀的阴离子配合物形成离子缔合物，从水相转入有机相。Dapex流程

13、是Di-Alkyl-PhosphateExtraction流程的缩写，以二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)为萃取剂。萃取机理：按阳离子交换反应形成萃合物的螯合物萃取。在各种酸性磷类萃取剂中，从水溶性和反萃取考虑，适合从硫酸溶液中萃取铀的萃取剂是D2EHPA。铀的浓缩方法气体扩散法：最成功的、最经典的方法；轻同位素气态时移动较快，通过多孔分离膜抽取，如3%浓、0.2%贫，需要3900级；美国、法国等使用。气体离心法：通过重力和离心场,重的在外；单位分离功耗电只是气体扩散法的5%，成本下降了75%；日本、欧洲等使用。气体喷嘴法:高速吹向凹型壁，惯性和离心力使重物靠近壁面。激光分离法：利用吸收光

14、的能级不同，用激光进行选择性的激发，并使其离子化，几乎可以达到同位素完全分离，是最有希望的分离方法；商业上尚未得到实验验证；美国、日本在研究。乏燃料冷却的三个目的降低核燃料元件的放射性活度；减少易裂变核素235U和239Pu的损失；保证强放射性核素237的衰变。第十二章热原子化学热原子:核转变时的反冲能在1-100keV之间，比室温下单原子分子的动能（298K时为0.0257eV）高的多，相当于1041010K的温度，因此高能反冲原子常常被称为热原子；在核转变过程中，尤其是在核衰变过程中，生成核虽然反冲能量很小，但经常带有好几个正电荷，这种高度电离的激发原子,也同样被称为热原子。热原子化学:核

15、反应过程和核衰变过程中所产生的激发原子与周围环境作用引起的化学效应的研究被称为热原子化学，它是现代放射化学的一个重要领域。Szilard-Chalmers（齐拉-却满斯）效应：衰变产物与母体物质的结合力弱于原始同位素与母体物质间的结合力，由于其放射性反冲作用，获得的反冲能量，破坏了化学键而被释放出来，这种化学效应被称为Szilard-Chalmers效应。浓集系数:分离出来的放射性元素比活度与它在辐照产品中比活度的比值。在某些情况下浓集系数可以达到10的六次方。比活度:单位质量的某种放射性物质的放射性活度。Szilard-Chalmers分离法对有机卤化物特别适用，因为此时卤素转变成无机的卤化

16、物离子。此法也适用于金属有机化合物如二苯铬，金属羰基化合物以及稳定的金属螯合物，如金属的酞青和乙二胺四乙酸的配合物。保留（R）:在核转变过程中，一部分放射性同位素未能从靶子化合物中分离出来的现象。真保真保留是以原始化合物形式存在的保留表观保莖表观保留则与所采用的分离方法有关，它包括以原始化合物形式的保留和与它性质相近的化合物（新产物）形式的保留。级保留：一级保留是指化学键未断裂而引起的保留。二级保留：二级保留是指发生了化学键断裂以后，反冲原子再与周围介质中其它分子或自由基发生反应，因而不能被所用分析试剂分离出来那部分保留添加剂自由基清除剂（能引起化学反应）:能有效地清除自由基和热能化了的反冲原

17、子，对热原子并无影响。慢化剂（传递能量）:在一般情况下，可裂变核发射出的中子的飞行速度比其被其它可裂变核的捕获的中子速度要快，因此为了产生链式反应，就必须要将中子的飞行速度降下来，这时就会使用慢化剂。鉴别热原子反应最有效的方法是向体系中加人化学惰性的慢化剂。慢化剂并不影响热能反应，但能降低热原子与反应物的碰撞频率，使热反应几率减少甚至消除。电子震脱:原子序数z发生变化的核过程引起核外电子壳层变化的结果。分子爆炸（库伦爆炸）:分子内部的正电荷之间的强烈的库仑斥力导致。（n，Y）反应反冲能的计算公式a衰变时产物核反冲能的计算B衰变时产物核反冲能的计算公式注意：反冲核的质量为发射出射粒子后剩余核的质

18、量。第十三章核分析技术活化分析及主要类型活化分析是通过鉴别和测量试样受中子、光子和其他带电粒子辐照感生的放射性同位素的特征辐射，进行元素和核素分析的核分析方法。主要包括中子活化分析、带电粒子活化分析和光子活化分析。同位素稀释法将一定量已知放射性比活度（对稳定同位素则为丰度）的同位素或标记化合物与待测元素或化合物混合均匀交换完成后,用化学方法分离,按其比活度（或丰度）的改变，计算待测物含量的方法。包括直接同位素稀释法、反同位素稀释法、亚化学计量同位素稀释法。亚化学计量同位素稀释法由干直接同位素稀释法和反同位素稀释法都需要测定放射性比活度，其中分出部分的定量要应用一般化学分析法。如能设法避免测定放

19、射性比活度这一手续,则一方面可分析方法简便,另一方面可使同位素稀释法的灵敏不受善通化学分析法的限制。1957-1958年，弗来米林阿里阿加和齐马柯夫分别提出这种不测定放射性比活度的同位素稀释法。特别是后者首先提出的应用等量萃取分离的方法。由干这种方法的关键是使用亚计量试剂进行等量分离,所以被命名为亚化学计量同位素稀释法。同位素稀释法的应用（计算）直接同位素稀释法反同位素稀释法亚化学计量同位素稀释法第十四章标记化合物标记化合物的若干基本概念同位素标记：化合物中的原子被其同位素的原子所取代,由于取代后化合物在物理、化学和生物学性质上不会引起显著差异，因此亦称理想标记。女口1311127I；3H1H

20、；14C12C等。非同位素标记：用组成化合物以外的原子进行标记,非同位素标记的产物在性质上所引起的变化比同位素标记要大，因此又称非理想标记。如13111H,甲胎球蛋白中的H。全标记与均匀标记均属于非定位标记。非定位标记化合物只能用于研究整个分子的行为,不能用来观察分子上特定基因或原子的行为。但此可得到较高的比活度，且制备方法选择余地也较大，因此常被采用。双标记、多标记：若化合物分子中的原子被两种或多种元素的同位素原子以及被同一种元素的两种或多种同位素原子所取代的标记。利用双标记或多标记化合物可同时观察两个或多个指标，不仅可减少工作量，还可以排除和减少因个体差异所引的实验误差,这是单标记化合物难以达到的，但其制备较难，价格也贵。放射性核素的选择在化合物标记过程中