放射化學(xué)引言

2023/2/1一些基本要求課堂上請不要吃東西，如果沒有吃飽飯，可以吃完后再進(jìn)教室；有問題可以示意老師，也可以下課后給老師提出；上課時不要接打手機(jī)；一個作業(yè)本；一個計(jì)算器。2023/2/1放射化學(xué)(Radiochemistry)開課院：化學(xué)學(xué)院主講教師：劉春立主要選修對象：化學(xué)

09級本科生及核化學(xué)方向研究生周三，1-2，文史樓101

2023/2/1本課程的基本內(nèi)容前言、核性質(zhì)（~6學(xué)時）核衰變的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)（~2學(xué)時）核衰變規(guī)律（~4學(xué)時）核輻射探測裝置（~4學(xué)時）核反應(yīng)及其能量（~4學(xué)時）輻射防護(hù)原則及方法（~4學(xué)時）核分析技術(shù) （~4學(xué)時）期中考試(~2學(xué)時）討論課（~2學(xué)時）2023/2/1放射化學(xué)進(jìn)度表日期內(nèi)容日期內(nèi)容日期內(nèi)容日期內(nèi)容9.07放射性、環(huán)境與健康10.5核性質(zhì)11.2探測器11.30核反應(yīng)/防護(hù)9.14前言10.12核衰變11.9探測器12.7核分析9.21核性質(zhì)/專題報(bào)告10.19衰變規(guī)律11.16核反應(yīng)/防護(hù)12.14廢物處理與處置9.28核性質(zhì)10.26統(tǒng)計(jì)規(guī)律11.23核反應(yīng)/防護(hù)2023/2/1參考書目王祥云劉元方《核化學(xué)與放射化學(xué)》，北京大學(xué)出版社，2007（主要參考書）；鄭成法毛家駿秦啟宗《核化學(xué)與核技術(shù)應(yīng)用》，原子能出版社，1990（主要參考書）；蔣明《原子核物理導(dǎo)論》，原子能出版社1983；劉元方江林根編著《放射化學(xué)》，科學(xué)出版社1988；[德]C.克賴爾著朱永貝睿等譯《放射化學(xué)基礎(chǔ)》，原子能出版社1993；任時仁著《生物學(xué)中的放射性核技術(shù)》，北大出版社19972023/2/1課程考核方法作業(yè)10%課堂報(bào)告，20%（15-16人一組，自己組織與放射化學(xué)有關(guān)的資料，報(bào)告10分鐘,討論5分鐘）論文10%期末考試60%2023/2/1放射化學(xué)Radiochemistry主要研究放射性核素和核轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)和行為；研究它們的制備、分離、純化及鑒定方法；研究它們在環(huán)境中的行為規(guī)律；研究其標(biāo)記化合物的合成和性質(zhì)；研究放射性核素及其標(biāo)記化合物在化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)和其他科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域以及在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。選自：葉明呂主編張慶喜主審《放射化學(xué)實(shí)驗(yàn)》（第二版），原子能出版社，19912023/2/1RadiochemistryThebranchofchemistrydealingwithradioactivephenomena.(FromWebster’sNewWorldDictionary,ThirdCollegeEdition,p1108)放射化學(xué)是化學(xué)的一個分支，是研究有關(guān)放射性現(xiàn)象的一門科學(xué)。2023/2/1教育部學(xué)科目錄150.5核化學(xué)（無機(jī)、有機(jī)、物化、分析、高分子）150.501放射化學(xué)150.502核反應(yīng)化學(xué)150.503裂變化學(xué)150.504聚變化學(xué)150.505重離子核化學(xué)150.506核轉(zhuǎn)變化學(xué)150.507環(huán)境放射化學(xué)150.5099核化學(xué)其他學(xué)科2023/2/1放射化學(xué)方法的創(chuàng)立2023/2/1放射化學(xué)研究方法的創(chuàng)立1898年春天M.Curie發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦的放射性（比活度）比純鈾的放射性約大四倍,因而推測在瀝青鈾礦中還有一種放射性更強(qiáng)的放射性元素。將瀝青鈾礦磨碎并溶解于鹽酸,進(jìn)行硫化物沉淀等多步化學(xué)分離。在整個分離過程中,始終用跟蹤放射性的辦法,來確定大量其它元素中微量放射性元素的去向;并巧妙地根據(jù)放射性的行蹤來判斷該元素的某些化學(xué)性質(zhì)。這種創(chuàng)造性的方法,是一種嶄新的放射化學(xué)研究方法。2023/2/1DiscoveryofRadium2023/2/1DiscoveryofRadium2023/2/1DiscoveryofRadium2023/2/1DiscoveryofRadium2023/2/1DiscoveryofRadium2023/2/1作業(yè)繪出并簡要分析以上分離流程（用中文表示,網(wǎng)上提交作業(yè)）2023/2/1DiscoveryofRadiumPierreandMarieCurieintheirlaboratory,whereradiumwasdiscovered

2023/2/1DiscoveryofRadiumAviewoftheextractionofradiumintheoldshedwherethefirstradiumwasobtained2023/2/1DiscoveryofRadiumAviewoftheextractionofradiumintheoldshedwherethefirstradiumwasobtained2023/2/1早期的化學(xué)實(shí)驗(yàn)器具2023/2/1早期的化學(xué)實(shí)驗(yàn)器具2023/2/1放射化學(xué)的發(fā)展1898年M.Curie用化學(xué)方法發(fā)現(xiàn)放射性元素釙；1910年，英國的Cameron提出將放射化學(xué)作為一個獨(dú)立的分支，已有100多年的發(fā)展歷程；放射化學(xué)的基本理論已經(jīng)發(fā)展成熟，有過輝煌的歷史（我國上世紀(jì)50、60年代）；近30多年的發(fā)展情況看，這一學(xué)科實(shí)際上已經(jīng)走過獨(dú)立發(fā)展的階段，除自身理論的發(fā)展和完善之外，明顯地走向與各學(xué)科的橫向結(jié)合，成為各學(xué)科廣泛應(yīng)用的技術(shù)手段之一。目前放射化學(xué)在放射性廢物的處理和處置領(lǐng)域正在發(fā)揮越來越大的作用。兩種觀點(diǎn)：放射化學(xué)已經(jīng)壽終正寢！放射化學(xué)走向第二個春天？2023/2/1放射化學(xué)發(fā)展史和成就18951900誕生階段放射性的發(fā)現(xiàn)（1896）

創(chuàng)建放化分析方法（1898）發(fā)現(xiàn)、射線（1900）19001930成長階段

發(fā)現(xiàn)放射性（1903）認(rèn)識到放射性核素的衰變規(guī)律（1905）建立了放射性同位素的分離方法（1913）2023/2/1放射化學(xué)發(fā)展史和成就19301950全盛時期發(fā)現(xiàn)中子、+（1932）人工放射性元素的合成、活化分析方法的建立（1934）

鈾的裂變（1939）

反應(yīng)堆（1942）

第一顆原子彈爆炸（1945）（1945-8-6/9日本廣島、長崎）2023/2/1放射化學(xué)發(fā)展史和成就19501970全面應(yīng)用時期軍事：軍備競賽，第一顆氫彈（1952）核燃料循環(huán)（1951，Purex流程，TBP)

第一座核電站（1954）1970民用

238Pu作為人造衛(wèi)星的能源供給核素放射免疫分析方法的建立（1960）合成新元素（1981）2023/2/1放射化學(xué)的特點(diǎn)2023/2/1放射化學(xué)的特點(diǎn)放射性：在涉及放化操作的整個過程中，放射性一直存在，放射性核素一直按固有的速率衰變，并釋放出帶電粒子或射線。這是放射化學(xué)最重要的特點(diǎn)；不穩(wěn)定性：由于放射性物質(zhì)總是在不斷地衰變，由一種物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N或多種物質(zhì)，使研究體系的組成不斷發(fā)生變化。這就要求相應(yīng)的快化學(xué)研究方法。微量性：放射性物質(zhì)的量通常都比較?。╣、ng級），低于一般的化學(xué)方法的檢出限。操作中要注意丟失現(xiàn)象。2023/2/1放射化學(xué)的主要內(nèi)容2023/2/1放射化學(xué)的主要內(nèi)容核燃料化學(xué)放射分析化學(xué)環(huán)境放射化學(xué)

核藥物化學(xué)放射化學(xué)及其交叉2023/2/1放射化學(xué)的現(xiàn)狀2023/2/1放射化學(xué)的現(xiàn)狀20世紀(jì)40-60年代：核武器和核電發(fā)展的需要，放射化學(xué)處于輝煌階段。以生產(chǎn)和處理核燃料為中心;60年代后：放射性同位素和核技術(shù)的廣泛應(yīng)用，特別是與生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地球科學(xué)、水文地質(zhì)科學(xué)的結(jié)合，使這一學(xué)科具有廣闊的發(fā)展空間。目前：隨著核技術(shù)的廣泛應(yīng)用，尤其是核能的發(fā)展，放射化學(xué)在核材料生產(chǎn)、乏燃料后處理和環(huán)境安全方面發(fā)揮著越來越重要的作用。2023/2/1北大的放射化學(xué)1898年，在中國創(chuàng)立第一所國立綜合性大學(xué)（京師大學(xué)堂）的同時，放射化學(xué)也不聲不響地成為自然科學(xué)的一個新生兒。1955年北大設(shè)立物理研究室。在此基礎(chǔ)上，成立了北京大學(xué)原子能系（1960年起改稱技術(shù)物理系）。1956年北大開始建設(shè)我國第一個放射化學(xué)專業(yè)。1958年開始在全國正式招收放射化學(xué)專業(yè)本科生。1981年，放射化學(xué)專業(yè)成為國家批準(zhǔn)建立的首批博士點(diǎn)之一。1982年改為應(yīng)用化學(xué)。2008年重新招收核化學(xué)方向（環(huán)境放射化學(xué)/核燃料循環(huán)化學(xué)/輻射化學(xué)）碩士研究生。2023/2/1北大的放射化學(xué)在我國放射化學(xué)學(xué)科的創(chuàng)立和發(fā)展過程中，徐光憲院士、劉元方院士、黎樂民院士、唐孝炎院士等一大批杰出的化學(xué)/放射化學(xué)家在這里建功立業(yè)。幾十年來，大批的放射化學(xué)和應(yīng)用化學(xué)人才走向社會，為我國的核科學(xué)事業(yè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了卓越的貢獻(xiàn)。五十年中，北大放射化學(xué)-應(yīng)用化學(xué)專業(yè)共培養(yǎng)本科生2276名，碩士生202名，博士生63名，博士后22名2008年設(shè)立《放射化學(xué)與輻射化學(xué)》重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室。（環(huán)境放射化學(xué)/核燃料循環(huán)化學(xué)/輻射化學(xué)）2023/2/1放射性（Radioactivity）放射性的發(fā)現(xiàn)DiscoveryofRadioactivity自然界中的放射性現(xiàn)象Radioactivity

inNature2023/2/1放射性的發(fā)現(xiàn)

DiscoveryofRadioactivityW.RoentgenAntoineHenriBecquerelPierreCurieMarieCurie,nee

Sklodowska2023/2/1W.Roentgen'sdiscoveryofx-rays1895年末德國物理學(xué)家W.Roentgen用Crookes管研究高壓放電現(xiàn)象時注意到,當(dāng)用陰極電子束流轟擊玻璃管壁時,產(chǎn)生了熒光以及X射線。？2023/2/1W.Roentgen'sdiscoveryofx-raysIn1895,W.Roentgen'sdiscoveryofx-raysinthislaboratoryrevolutionizedscienceandmedicine

2023/2/1H.Becquerel1895年，法國科學(xué)家Becquerel將幾十種礦物樣本在陽光下曝曬后用黑紙包上，發(fā)現(xiàn)只有一種鈾礦物硫酸鈾酰鉀[K2UO2(SO4)22H2O],能使底片感光，認(rèn)為是X射線所為。1896年2月，他無意中將一塊未經(jīng)太陽曝曬的鈾礦物放在照相底版上，也發(fā)現(xiàn)了底片感光現(xiàn)象。發(fā)現(xiàn)其它的鈾化合物也能發(fā)出這種射線;到1896年5月Becquerel又證明了純金屬鈾的放射性大于鈾化合物的放射性。2023/2/1M.Curie發(fā)現(xiàn)除了鈾和鈾的化合物外，釷和釷的化合物也有類似的放射現(xiàn)象。鈾和釷發(fā)出射線與其化合物的組成無關(guān)，放射現(xiàn)象是一種特有的原子現(xiàn)象；她在發(fā)現(xiàn)了釙和鐳元素后才將這一現(xiàn)象稱為放射性(radioactivity)。2023/2/1釙(Polonium)和鐳(Radium)的發(fā)現(xiàn)1898年6月,Curie夫婦得到了很少量的放射性比鈾強(qiáng)150倍的黑色粉末,再經(jīng)過一番提煉又得到了放射性比鈾強(qiáng)400倍的新放射性元素釙。同年年底,Curie夫婦在G.Bemont的協(xié)助下,在鉛的沉淀中又發(fā)現(xiàn)了放射性更強(qiáng)的另一種元素鐳。1902年提煉出了120mg在光譜中見不到鋇的純氯化鐳,2023/2/1TheNobelPrizeinPhysics1903MarieCurie,néeSklodowska

1/4oftheprizeb.1867(inWarsaw,Poland)

d.1934

（６７）AntoineHenriBecquerel

1/2oftheprizeb.1852

d.1908

（５６）HisdiscoveryofspontaneousradioactivityPierreCurie1/4oftheprizeb.1859

d.1906TheirjointresearchesontheradiationphenomenaPierreCurie1/4oftheprizeb.1859

d.1906PierreCurie1/4oftheprizeb.1859

d.1906（４７）2023/2/1TheNobelPrizeinChemistry1911Herservicestotheadvancementofchemistrybythediscoveryoftheelementsradiumandpolonium,bytheisolationofradiumandthestudyofthenatureandcompoundsofthisremarkableelementMarieCurie,néeSklodowska

2023/2/1RadioactiveSubstancesinNatureRadioactivesubstancesarewidelydistributedintheearthAtmosphereLithosphere(thesolid,rockypartoftheearth;earth’scrust)2023/2/1對待放射性的兩種不可取態(tài)度懼怕大無畏2023/2/1輻射防護(hù)的重要性在進(jìn)行放化操作之前，必須了解所用放射性核素的核性質(zhì)、毒性以及應(yīng)采取的防護(hù)措施；實(shí)際工作中必須嚴(yán)格遵守放射性安全防護(hù)規(guī)定；在操作強(qiáng)放射性實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先做冷實(shí)驗(yàn)；每一步操作必須謹(jǐn)慎小心，盡可能減少容器或設(shè)備的放射性沾污；放射性廢物不可隨意丟棄，必須妥善存放或回收處理。2023/2/1放射性元素化學(xué)ChemistryofRadioelements天然放射性元素化學(xué)研究天然放射性元素(U、Th、Ra、Po)的化學(xué)性質(zhì)，以及有關(guān)它們的提煉精制的化學(xué)工藝，重點(diǎn)是鈾和釷。人工放射性元素化學(xué)主要研究人工放射性元素的化學(xué)性質(zhì)和核性質(zhì),以及它們的分離、純化和精制的化學(xué)過程,重點(diǎn)是钚等超鈾元素和主要的裂片核素。諸如239Pu(核燃料）、99mTc（核醫(yī)學(xué)中廣泛應(yīng)用）2023/2/1核化學(xué)

NuclearChemistry用各種能量的輕、重粒子引發(fā)核反應(yīng),實(shí)現(xiàn)原子核的轉(zhuǎn)變;分離鑒定核反應(yīng)的產(chǎn)物，并由此探討其反應(yīng)機(jī)理。例如，“點(diǎn)石成金”新元素的合成244Pu+48Ca289114+3n2023/2/1核藥物化學(xué)NuclearPharmaceuticalChemistry合成用于診斷各種疾病的新藥物，諸如心肌顯像藥物、腦顯像藥物；為核醫(yī)學(xué)對各種臟器多種疾病的診斷和治療,以及為研究人體的體內(nèi)動態(tài)生理活動提供藥物。2023/2/1放射分析化學(xué)

RadioanalyticalChemistry研究放射性物質(zhì)的分離分析方法以及核技術(shù)在分析中的應(yīng)用。突出成功的分析方法是中子活化分析；帶電粒子激發(fā)X熒光分析及其微區(qū)掃描；同位素稀釋法；加速器質(zhì)譜分析等。2023/2/1同位素生產(chǎn)及標(biāo)記化合物

IsotopeProductionandLabeledCompounds用反應(yīng)堆或加速器生產(chǎn)各種比活度和不加載體的（或無載體的）放射性核素和放射源;制備廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的放射性標(biāo)記化合物。2023/2/1環(huán)境放射化學(xué)

EnvironmentalRadiochemistry針對環(huán)境中的放射性污染,重點(diǎn)研究與放射性廢物的處理和處置有關(guān)的各種化學(xué)問題；利用示蹤技術(shù)研究污染物質(zhì)在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化問題；當(dāng)前在錒系元素和裂變產(chǎn)物核素的遷移方面進(jìn)行著大量的工作。2023/2/1研究方向放射性核素在地質(zhì)介質(zhì)中的遷移擴(kuò)散規(guī)律研究納米材料在環(huán)境中的行為研究錒系和裂片核素在地圈中的化學(xué)與遷移行為國際系列大會國際學(xué)術(shù)委員會委員國家原子能機(jī)構(gòu)國際合作顧問專家組成員核化學(xué)與放射化學(xué)學(xué)會常務(wù)理事、副理事長北京核學(xué)會常務(wù)理事、副理事長《核化學(xué)與放射化學(xué)》雜志編委國防科工委科學(xué)技術(shù)一等獎一項(xiàng)、三等獎一項(xiàng)2023/2/1主要參考書2023/2/1主要出版物RadiochimicaActa(FRG)

柴之芳院士JournalofRadioanalytical&NuclearChemistry(Hungary)核化學(xué)與放射化學(xué)（中國核學(xué)會核化學(xué)與放射化學(xué)學(xué)會）（王祥云教授）2023/2/1Radiochemistry-TheIntegrationofPhysicsandChemistry1789-Klaproth Uraniumdiscovered1841-Peligot Uraniumisolated1895-Roentgen X-rays1896-Becquerel Radioactivity1898-TheCuries RadiumandPolonium1899-Rutherford Alpha&betaparticles1904-Rutherford&Soddy Theoryofradioactivity1911-Rutherford Modeloftheatom1913-Bohr Modeloftheatom Soddy Isotopesofelements2023/2/1Radiochemistry-TheIntegrationofPhysicsandChemistry1918-Aston Identifiesisotopesofneon1919-Rutherford&Chadwick Artificialelementaltransmutation1932-Chadwick NeutronUrey Isolatesdeuteriumanisotopeof