放射化學(xué)重點(diǎn)

1、第一章 緒論1、放射化學(xué)的概念:它是研究放射性物質(zhì)和原子核轉(zhuǎn)變過程產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，制備，分享，鑒定和應(yīng)用的科學(xué)。（1910年由卡麥隆提出）2、放射化學(xué)的特點(diǎn)：低含量、核變量（1）微量或低濃度；（2）不斷在變化中；（3）有輻射化學(xué)效應(yīng)；（4）采用特征的放射化學(xué)研究方法；（5）注意輻射防護(hù)的問題。3、載體：（名詞解釋）能載帶放射物質(zhì)一起參與反應(yīng)的常量物質(zhì)。在化學(xué)性質(zhì)上與被分離的放射性核素相同或相似的物質(zhì)，可分為同位素和非同位素載體載體使用量一般為幾毫克到幾十毫克。反載體：能阻止放射性物質(zhì)參加反應(yīng)的常量物質(zhì)。又稱抑制載體，通常是雜質(zhì)的穩(wěn)定同位素。加入反載體后，放射性雜質(zhì)被大大稀釋，并隨反載體一起保

2、留在溶液中，從而大大降低放射性反雜質(zhì)被吸附或夾帶的量。凈化載體:又稱凈化劑或清掃載體。可將多種雜質(zhì)離子從溶液中除去，讓所需的 放射性核素留在溶液中。4、近代放射化學(xué)的分類基礎(chǔ)放射化學(xué) 放射性元素化學(xué)核轉(zhuǎn)變過程化學(xué)應(yīng)用放射化學(xué)5、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)放射性核素前，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。第二章 同位素交換1、同位素效應(yīng)：指由于同位素質(zhì)量的不同而引起的同位素在物理和化學(xué)性質(zhì)

3、上的差別。輕元素的同位素效應(yīng)較大，重元素的同位效應(yīng)可忽略。 同位素交換：是體系中同位素發(fā)生再分配的過程。2、交換度F：定義為y/ y，它表示同位素在參加交換的物質(zhì)之間的分配與平衡分配相距的程度。(0F1)公式：F=1-e-（a+b/ab）Rt3、均相同位素交換的機(jī)理的四種類型:解離機(jī)理:兩種化合物均能進(jìn)行可逆的解離，生成不同同位素的同種粒子（離子、原子或自由基），那么在這些化合物之間將進(jìn)行同位素交換。(AX+BX*=AX*+BX)締合機(jī)理:假如某元素的兩種化合物能夠締合成過渡狀態(tài)的中間化合物，那么它們可以按締合機(jī)理發(fā)生同位素交換。(AX+BX*ABXX*AX*+BX)電子轉(zhuǎn)移機(jī)理:處于不同氧化

4、態(tài)的同位素原子，可通過電子轉(zhuǎn)移導(dǎo)致同位素的再分配。實(shí)際上，在這種交換中，原子并未從一種化合物向另一種化合轉(zhuǎn)移。（Fe2+Fe*3+Fe*2+Fe3+）其它可逆化學(xué)反應(yīng)的同位素交換機(jī)理：如四基環(huán)已烷中的碳原子在側(cè)鏈和還之間的，這是個(gè)重排反應(yīng)，因?yàn)槲逶h(huán)和六元環(huán)均是較穩(wěn)定環(huán)。第三章 放射性物質(zhì)在低濃度中的狀態(tài)和行為1、共沉淀現(xiàn)象：溶液中放射性物質(zhì)由于濃度太小，不能形成沉淀,難于用沉淀法將其分離，加入載體，則可以造成放射性物質(zhì)隨載體的沉淀而析出。2、共沉淀的類型：結(jié)晶共沉淀；無定形沉淀；吸附共沉淀。3、同晶：化學(xué)性質(zhì)相近的物質(zhì)在溶液中結(jié)晶時(shí)，能形成組成任意可變的混合晶體。形成條件：化學(xué)性質(zhì)相似化學(xué)構(gòu)

5、型相似晶體結(jié)構(gòu)相似。同二晶：指常量物質(zhì)和微量物質(zhì)在一定條件下不以自身的穩(wěn)定結(jié)晶方式存在形成強(qiáng)制同晶的混合晶體。同晶現(xiàn)象的特點(diǎn)：微量物質(zhì)和常量物質(zhì)可以以任意比例混合形成同晶。同二晶的特點(diǎn)：存在混合上限，超過混合上限，晶體成為兩相。同晶和同二晶是真正的混晶，共同特點(diǎn)是沒有混合下限。 新類型混晶：與真正混晶區(qū)別于存在混合下限4、微量物質(zhì)在固-液兩相間均勻分配規(guī)律的表達(dá)式： x/y=D(x0-x)/（y0-y）x，x0微量物質(zhì)在晶體中的含量和在體系中的總量；y，y0常量物質(zhì)在晶體中的含量和在體系中的總量；D為結(jié)晶常數(shù)，只與溫度有關(guān)，D1，固相中富集；D(RO)R2PO(RO)2RPO(RO)3PO 。

6、萃取劑的濃度：萃取劑的濃度提高，分配比增大。酸度；水相中陰離子和絡(luò)合劑的影響：水相中存在能與被萃取溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用的物質(zhì)，會(huì)影響 萃取溶質(zhì)的分配。鹽析劑:在中性絡(luò)合萃取時(shí)，常加入與金屬鹽有相同陰離子的惰性鹽為鹽析劑，以提高被萃 取物質(zhì)的分配比。 作用：a、同離子效應(yīng)，反應(yīng)向有利于萃和物生成的方向移動(dòng)使分配比增加；b、陽離子的競(jìng)?cè)苄?yīng)，鹽析劑陽離子的水化作用降低了自由水分子的活度，抑制被萃取金屬離子的水化作用，有利于萃取。稀釋劑：用以改善萃取劑的粘度和表面張力。 7、中性絡(luò)合萃取應(yīng)用(Purex工藝3個(gè)循環(huán)) 第一循環(huán)稱共去污循環(huán)第二循環(huán)為钚鈾分離循環(huán)第三循環(huán)為最后的凈化循環(huán)8、胺類萃取原理：高

7、分子胺萃取劑先與無機(jī)酸作用形成溶于有機(jī)相的胺鹽，胺鹽的陰離子再與金屬絡(luò)陰離子進(jìn)行交換而將金屬離子萃入有機(jī)相。影響胺類萃取的因素：胺的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。一般胺類萃取劑的分子量在 250-600為宜。因?yàn)榉肿恿啃〉陌奉?，水溶性大，分子量太高的胺，在有機(jī)相中不易溶解，萃取容量小。稀釋劑。主要表現(xiàn)在稀釋劑極性對(duì)萃取能力的影響和生成第三相兩個(gè)方面鹽析劑的影響（陰離子的同離子效應(yīng)和陽離子的競(jìng)?cè)苄?yīng)）。酸度和絡(luò)陰離子。9、協(xié)同萃取：用兩種或兩種以上萃取劑的混合物萃取金屬離子時(shí)，若金屬離子的分配比比 相同條件下用單個(gè)萃取劑時(shí)的分配比之和高，這種現(xiàn)象稱為協(xié)同萃取。協(xié)萃效應(yīng)：金屬離子和兩種或兩種以上的萃取劑作用時(shí)，生成

8、了一種新的、同時(shí)含有萃取劑 和協(xié)萃劑的絡(luò)合物，這種絡(luò)合物更穩(wěn)定，更易溶于有機(jī)相，因此產(chǎn)生了協(xié)萃效應(yīng)10、萃取方法錯(cuò)流萃取公式（通用公式）公式有誤：分母減號(hào)改為加號(hào)連續(xù)逆流萃?。簉-相比D-分配比E-rD分餾萃取11、離子交換樹脂化學(xué)結(jié)構(gòu) :分為骨架（基體和交聯(lián)劑），以及離子交換功能團(tuán)，其中骨架是立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物。目前最常用的離子交換樹脂是苯乙烯二乙烯苯的聚合物；離子交換樹脂的物理結(jié)構(gòu) ：微孔球型；大孔球型；表面膜型；多孔表層型。離子交換樹脂的種類：強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂；中強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂；弱酸性陽離子交換樹脂 ；強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂 ；弱堿性陰離子交換樹脂；螯合樹脂；雙功能團(tuán)樹脂

9、；離子阻滯型樹脂。性質(zhì)：交聯(lián)度；交換容量；溶脹。 12、多組分色層分離計(jì)算最佳柱長（書P128） 13、多組分分離中的洗脫問題 梯度洗脫：指在洗脫過程使洗脫劑的濃度隨時(shí)間連續(xù)變化，形成梯度。 分步洗脫：在洗脫不同的組分時(shí)選用不同的洗脫劑14、液液層析（色層）擔(dān)體的概念：為了將液體固定液固定，需要將固定液相通過化學(xué)鍵聯(lián)作用固定在某種固 體上，這種固定固定液的固體稱為擔(dān)體或支持體。名詞解釋液液色層對(duì)擔(dān)體的要求：擔(dān)體和流動(dòng)相、固定相均沒有化學(xué)作用；在兩相中均不溶解； 能吸附一定數(shù)量的固定相。15、比移值Rf：表示各種組分的運(yùn)動(dòng)情況。定義為：某組分在展開時(shí)的遷移速度和展開劑前沿的遷移速度之比。實(shí)際：

10、=樣斑中心至原點(diǎn)的距離/展開劑前沿至原點(diǎn)的距離。不同組分的 Rf值相差愈大，它們彼此的分離愈好。16、電泳：液體中的離子或荷電質(zhì)點(diǎn)能在電場(chǎng)的影響下遷移。（由于離子的性質(zhì)不同,遷移 的速率也不同,正負(fù)電荷移動(dòng)的方向也不同以達(dá)到分離的目的）名詞解釋淌度U：帶電離子在單位電場(chǎng)梯度作用下運(yùn)動(dòng)的速度，稱為該離子的淌度。U = (S/t)/(E /L)。（E距離為 L 的兩點(diǎn)的電位差；s離子在 t 時(shí)間內(nèi)遷移的距離）若簡單離子的淌度相近，不易分離，可加入絡(luò)合劑或控制PH值第五章 天然放射性元素1、錒系元素（89-103）：錒(Ac)、釷(Th)、鏷(Pa)、鈾(U)、镎(Np)、钚(Pu)、镅(Am)、鋦

11、(Cm)、锫(Bk)、锎(Cf)、锿(Es)、鐨(Fm)、鍆(Md)、锘(No)、鐒(Lr) 2、超鈾元素：原子序數(shù)大于 92的所有元素統(tǒng)稱超鈾元素。天然存在的唯一的對(duì)熱中子裂變截面大的可裂變同位素是 238U3、反應(yīng)式：。人為制造的核燃料239Pu 和233U。238U在反應(yīng)堆的中子照射下可轉(zhuǎn)變?yōu)橐琢炎兒巳剂虾怂?239Pu：2、放射性元素：不具有任何穩(wěn)定同位素的元素稱為放射性元素。名詞解釋天然放射性元素：天然放射性元素是指那些最初是從自然界發(fā)現(xiàn)而不是人工合成的放射性元素。放射系：若干放射性核素彼此按特定的衰變關(guān)系相關(guān)聯(lián)，最終衰變成為一種穩(wěn)定的核素，這些核 素所組成的系列稱為放射系。三個(gè)天然

12、放射系：鈾系（4n+2 系），它的起始核素是 238U(4n+2 系)，最終的穩(wěn)定核素是 206Pb；釷系（4n系），起始核素是 232Th(4n 系)，最終的穩(wěn)定產(chǎn)物是208Pb；錒系（4n+3 系），起始核素是235U（4n+1 系)，最終的穩(wěn)定產(chǎn)物是207Pb(AcD)。3、體積收縮： 錒系收縮：錒系元素的原子半徑和同價(jià)離子M3+半徑隨原子序數(shù)的增加而減小的現(xiàn)象。 鑭系收縮：鑭系開始的第六周期元素，其原子半徑隨原子序數(shù)的增加而減小的現(xiàn)象，且比上面的第五周期的元素的半徑還要小。第七章 放射性核素的制備和提取1、獲得放射性核素的途徑：（1）從天然產(chǎn)物中提取放射性核素的方法：直接從礦石中提取長

13、壽命的放射性核素。每隔一段時(shí)間從長壽命天然放射性核素中分離出短壽命的子體核素。（2）通過核反應(yīng)或裂變來制備：用中子核反應(yīng)制備；用帶電粒子核反應(yīng)制備；從鈾的裂變產(chǎn)物 中提取。2、天然放射系中的長期平衡：摩爾數(shù)與半衰期成正比利用放射性衰變平衡關(guān)系也可制備天然放射系衰變鏈后部的短壽命核素，但不能用鈾、釷 的純化合物為起始物。3、生產(chǎn)放射性核素的反應(yīng)（n，）反應(yīng)；（n，p）和（n，）反應(yīng)；（n，f）反應(yīng)；次級(jí)核反應(yīng)4、擠奶法：用核素發(fā)生器提取短壽命放射性核素的方法。5、產(chǎn)額計(jì)算P(286)基本公式 -轟擊粒子流的通量（中子/厘米2秒）s一靶核的核反應(yīng)截面Ns-被照射物質(zhì)中的靶原子數(shù)NA-照射T時(shí)間后產(chǎn)

14、核的原子數(shù)A-產(chǎn)核的衰變常數(shù)T-照射時(shí)間貝特曼方程 其中： 6、厚靶：如果靶厚大于轟擊粒子在靶中的射程，這種靶稱為厚靶。 名詞解釋厚靶產(chǎn)額：在單位時(shí)間照射后，單位束流強(qiáng)度在厚靶中產(chǎn)生的放射性活度常用單位 貝克/微安小時(shí)表示。厚靶產(chǎn)額的計(jì)算YA-產(chǎn)核 A 的厚靶產(chǎn)額I -為粒子束強(qiáng)度(單位為微安)A-產(chǎn)核的衰變常數(shù)9、裂變產(chǎn)物的分離（書304頁） 短壽命裂變產(chǎn)物的提取：提取途徑：a.中子照射過的鈾化合物；b.短時(shí)間冷卻的燃料元件分離程序：a.131I和133Xe的提取；b.95Zr-95Nb的提取；c.91Y及稀土元素的分離提取；d.140Ba、140La和89Sr+90Sr的分離提??； 長壽命

15、裂片核素的提?。禾崛⊥緩剑夯厥樟蒜櫤皖械腜urex強(qiáng)酸廢液需要重視的提取：a.137Cs的提?。籦.90Sr的提取第八章 輻射化學(xué)1、輻射化學(xué)的概念：輻射化學(xué)研究在電離輻射與物質(zhì)相互作用的過程中物質(zhì)所發(fā)生的化學(xué)變化。名詞解釋2、輻射化學(xué)的基本過程：按發(fā)生時(shí)間的機(jī)制分為三個(gè)過程（1）物理階段：在這階段內(nèi)，產(chǎn)生正離子、激發(fā)分子、次級(jí)電子等初級(jí)產(chǎn)物。（2）物理化學(xué)階段：發(fā)生的過程有能量傳遞、解離以及離子分子反應(yīng)等，形成許多自由基和分子產(chǎn)物，這些產(chǎn)物稱為原初產(chǎn)物。（3）化學(xué)階段：徑跡中未起反應(yīng)的自由基和分子產(chǎn)物與介質(zhì)中其它組分反應(yīng)生成最終產(chǎn)物。3、徑跡：體系內(nèi)粒子因吸收輻射能而發(fā)生的輻射化學(xué)過程經(jīng)過的

16、路徑分類：單次電離；小團(tuán)跡；群團(tuán)；短徑跡。能量范圍：團(tuán)跡：次級(jí)電子能量低于100ev；短徑跡：次級(jí)電子能量500ev-5kev；分支徑跡：次級(jí)電子能量大于5kev。4、傳能線密度：輻射粒子在單位長度中損失能量的多少。5、水的輻射化學(xué)：物理階段：輻射作用引起水分子的電離和激發(fā)；團(tuán)跡、群團(tuán)和短徑跡的形式可以 用下式表示：物理化學(xué)階段：產(chǎn)生相當(dāng)高的自由基H，OH，O，H3O+，H2O等不穩(wěn)定產(chǎn)物，并進(jìn)而形成H2，H2O2，等分子產(chǎn)物。概括通式：6、激發(fā)分子的反應(yīng)7、水的輻解產(chǎn)物還原性產(chǎn)物：e-水化、H、H2、OH 氧化性產(chǎn)物： H2O2、H3O+、OH溶劑萃取法和離子交換法是放射化學(xué)研究和錒系元素生

17、產(chǎn)中最常使用的兩種方法。8、輻射工藝：輻射工藝就是用核輻射(通常為射線)或加速電子作為手段生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化工材料，儲(chǔ)存、保 鮮食品，滅菌消毒及處理三廢等的工藝過程。第九章 熱原子化學(xué)1、熱原子：在核轉(zhuǎn)變過程中,產(chǎn)核具有很高的反沖能量（可達(dá)幾MeV或更高），被稱為熱原子。名詞解釋熱原子的形成：可由、和衰變產(chǎn)生，也可由各種核反應(yīng)，如(n,)和(,p)等反應(yīng)產(chǎn)生。3、核轉(zhuǎn)變過程原子激發(fā)的主要方式（1）原子的反沖；(2)空穴串級(jí)引起的激發(fā)；電子震脫引起的激發(fā)電離。4、原子的反沖：反沖情況：發(fā)射粒子；發(fā)射電子；發(fā)射光子；核反應(yīng)引起的反沖反沖能：式中， EM反沖能；M反沖核的質(zhì)量；V反沖核的速度；PM反沖核的動(dòng)

18、量； P出射粒子的動(dòng)量。5、次級(jí)反應(yīng)： 當(dāng)反沖粒子的能量降低到幾個(gè)KeV以下時(shí)， 反沖粒子即被中和，以低激發(fā)態(tài)的中性原子存在。這種中和反應(yīng)即為次級(jí)反應(yīng)。6、保留值 ：在核轉(zhuǎn)變過程中，一部分放射性同位素未能從靶子化合物中分離出來，這種現(xiàn)象稱為保留通常用R來表示保留值。分類：真保留：真保留是以原始化合物形式存在的保留表現(xiàn)保留：表現(xiàn)保留則與所采用的分離方法有關(guān)，它包括以原始化合物形式存在的保留和 與它性質(zhì)相近的化合物（新產(chǎn)物）形式的保留保留值公式：式中，n*分離出來的放射性原子數(shù)，N*照射后生成的放射性原子總數(shù)7、反應(yīng)籠：指在反沖原子碰撞產(chǎn)生的分子碎片附近，由介質(zhì)分子生成的自由基組成的小空間區(qū)域。名

19、詞解釋8、反沖原子次級(jí)反應(yīng)能區(qū)的劃分: 熱反應(yīng)區(qū)（高能反應(yīng)區(qū)）；熱能反應(yīng)區(qū)。9、熱斑：熱斑是在反沖原子徑跡周圍形成的一個(gè)瞬時(shí)高熱區(qū)域，它是在反沖原子碰撞慢化時(shí)在局部介質(zhì)中釋放大量熱能而產(chǎn)生的。名詞解釋10、氚的模型和機(jī)理：撞擊效應(yīng)；空間效應(yīng)；慣性效應(yīng)。11、溴的反沖化學(xué)（書p358）了解12、退火效應(yīng)：固態(tài)母體化合物經(jīng)核轉(zhuǎn)變過程（核反應(yīng)或核衰變）而發(fā)生的化學(xué)變化，將隨著 對(duì)這些固體作某種處理（如熱處理或輻射處理）而部分地或全部地消失，并恢復(fù)母體化合物 的形式，這種現(xiàn)象稱為退火效應(yīng)。第十章 放射性核素在化學(xué)中的應(yīng)用1、示蹤劑 概念：示蹤劑一種帶有特殊標(biāo)記的物質(zhì)。把它加到研究對(duì)象中后，可以根據(jù)它的標(biāo)記對(duì)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行跟蹤，示蹤實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)建者是 Hevesy。名詞解釋.放射性核素示蹤法分類： 簡單示蹤法；物理混合示蹤法； 標(biāo)記化合物示蹤法。 2、放射