放射化学第一讲(引言)

放射化学Radiochemistry2023/10/18NECPKU一些基本要求课堂上请不要吃东西，如果没有吃饱饭，可以吃完后再进教室；有问题可以示意老师，也可以下课后给老师提出；上课时不要接打手机；一个作业本；一个计算器。2023/10/18NECPKU关于尊师重教凡学之道，严师为难。师严然后道尊，然后民知重学。…大学之礼，虽诏于天子，无北面，所以尊师也。《学记》2006年9月7日，中共中央政治局常委、国务院总理温家宝在中共中央政治局委员、北京市委书记刘淇，国务委员陈至立，教育部部长周济，北京市市长王岐山等陪同下，到北京市西城区黄城根小学，亲切看望师生，并和五年级学生一起上课。2023/10/18NECPKU放射化学(Radiochemistry)开课院：化学学院主讲教师：刘春立选修对象：化学专业本科生及部分研究生周二，3-4，二教420

2023/10/18NECPKU本课程的基本内容前言、核性质（~6学时）核衰变的统计性质（~2学时）核衰变规律（~4学时）核辐射探测装置（~4学时）核反应及其能量（~4学时）辐射防护原则及方法（~4学时）核分析技术 （~4学时）期中考试(~2学时）讨论课（~2学时）2023/10/18NECPKU放射化学进度表日期内容日期内容日期内容日期内容9.11前言、核性质10.16衰变规律11.13探测器12.11防护9.18核性质10.23美国的放射化学现状/Nitsche11.20核反应12.18核分析9.25核性质10.30统计规律11.27核反应12.25废物处理与处置10.9核衰变11.6探测器12.4防护2023/10/18NECPKU参考书目王祥云刘元方《核化学与放射化学》，北京大学出版社，2007（主要参考书）；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19972023/10/18NECPKU课程考核方法作业10%期中考试20%（论文，我看美国的放射化学，课堂报告？人一组）论文10%期末考试60%2023/10/18NECPKU放射化学Radiochemistry主要研究放射性核素和核转变产物的化学性质和行为；研究它们的制备、分离、纯化及鉴定方法；研究放射性标记化合物的合成和性质；研究放射性核素及其标记化合物在化学、生物、医学和其他科学技术领域以及在工农业生产中的应用。选自：叶明吕主编张庆喜主审《放射化学实验》（第二版），原子能出版社，19912023/10/18NECPKURadiochemistryThebranchofchemistrydealingwithradioactivephenomena.(FromWebster’sNewWorldDictionary,ThirdCollegeEdition,p1108)放射化学是化学的一个分支，是研究有关放射性现象的一门科学。2023/10/18NECPKU放射化学方法的创立2023/10/18NECPKU放射化学研究方法的创立1898年春天M.Curie发现沥青铀矿的放射性比纯铀的放射性约大四倍,因而推测在沥青铀矿中还有一种放射性更强的放射性元素。将沥青铀矿磨碎并溶解于盐酸,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。2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadium2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadium2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadium2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadium2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadium2023/10/18NECPKU作业绘出并简要分析以上分离流程（用中文表示）2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadiumPierreandMarieCurieintheirlaboratory,whereradiumwasdiscovered

2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadiumAviewoftheextractionofradiumintheoldshedwherethefirstradiumwasobtained2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadiumAviewoftheextractionofradiumintheoldshedwherethefirstradiumwasobtained2023/10/18NECPKU早期的化学实验器具2023/10/18NECPKU早期的化学实验器具2023/10/18NECPKU放射化学的发展1898年M.Curie用化学方法发现放射性元素钋；1910年，英国的Cameron提出将放射化学作为一个独立的分支，已有100多年的发展历程；放射化学的基本理论已经发展成熟，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。目前放射化学在放射性废物的处理和处置领域正在发挥越来越大的作用。2023/10/18NECPKU放射化学发展史和成就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）19001930成长阶段

发现放射性（1903）认识到放射性核素的衰变规律（1905）建立了放射性同位素的分离方法（1913）2023/10/18NECPKU放射化学发展史和成就19301950全盛时期

发现中子、+（1932）人工放射性元素的合成、活化分析方法的建立（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）2023/10/18NECPKU放射化学发展史和成就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)

第一座核电站（1954）1970民用

238Pu作为人造卫星的能源供给核素放射免疫分析的建立（1960）合成新元素（1981）2023/10/18NECPKU放射化学的特点2023/10/18NECPKU放射化学的特点放射性：在涉及放化操作的整个过程中，放射性核素一直按固有的速率衰变，并释放出带电粒子或射线。这是放射化学最重要的特点；不稳定性：由于放射性物质总是在不停地衰变，由一种物质转变为另一种或多种物质，使研究体系的组成不断发生变化。这就要求相应的快化学研究方法。微量性：放射性物质的量通常都比较小（ug、ng级），低于一般的化学方法的检出限。操作中要注意丢失现象。2023/10/18NECPKU放射化学的主要内容2023/10/18NECPKU放射化学的主要内容放射性元素化学核化学核药物化学放射分析化学同位素生产及标记化合物环境放射化学

2023/10/18NECPKU放射化学的现状2023/10/18NECPKU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：随着我国积极发展核电政策的实施，放射化学在乏燃料后处理和放射性废物处理和处置方面将发挥越来越重要的作用。2023/10/18NECPKU放射化学在北大1898年，在中国创立第一所国立综合性大学（京师大学堂）的同时，放射化学也不声不响地成为自然科学的一个新生儿。1955年北大设立物理研究室。在此基础上，成立了北京大学原子能系（1960年起改称技术物理系）。1956年北大开始建设我国第一个放射化学专业。1958年开始在全国正式招收放射化学专业本科生。1981年，放射化学专业成为国家批准建立的首批博士点之一。2023/10/18NECPKU放射化学在北大在我国放射化学学科的创立和发展过程中，徐光宪院士、刘元方院士、黎乐民院士、唐孝炎院士、吴季兰教授、孙亦梁教授等一大批杰出的化学家在这里建功立业。几十年来，大批的放射化学和应用化学人才走向社会，为我国的核科学事业和经济建设做出了卓越的贡献。五十年中，北大放射化学-应用化学专业共培养本科生2276名，硕士生202名，博士生63名，博士后22名目前正在筹建国防科工委《放射化学与辐射化学》重点学科实验室。2023/10/18NECPKU放射性（Radioactivity）放射性的发现DiscoveryofRadioactivity自然界中的放射性现象Radioactivity

inNature2023/10/18NECPKU放射性的发现

DiscoveryofRadioactivityW.RoentgenAntoineHenriBecquerelPierreCurieMarieCurie,nee

Sklodowska2023/10/18NECPKUW.Roentgen'sdiscoveryofx-rays1895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。2023/10/18NECPKUW.Roentgen'sdiscoveryofx-raysIn1895,W.Roentgen'sdiscoveryofx-raysinthislaboratoryrevolutionizedscienceandmedicine2023/10/18NECPKUH.Becquerel1895年，法国科学家Becquerel将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)2

2H2O],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。2023/10/18NECPKUM.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)。2023/10/18NECPKU钋(Polonium)和镭(Radium)的发现1898年6月,Curie夫妇得到了很少量的放射性比铀强150倍的黑色粉末,再经过一番提炼又得到了放射性比铀强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更强的另一种元素镭。1902年提炼出了120mg在光谱中见不到钡的纯氯化镭,2023/10/18NECPKUTheNobelPrizeinPhysics1903MarieCurie,néeSklodowska

1/4oftheprizeb.1867(inWarsaw,Poland)

d.1934

（６７）AntoineHenriBecquerel

1/2oftheprizeb.1852

d.1908

（５６）HisdiscoveryofspontaneousradioactivityPierreCurie1/4oftheprizeb.1859

d.1906Theirjo