放射化學第一講(引言)

放射化學Radiochemistry2023/10/18NECPKU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；一個作業(yè)本；一個計算器。2023/10/18NECPKU關于尊師重教凡學之道，嚴師為難。師嚴然后道尊，然后民知重學?！髮W之禮，雖詔于天子，無北面，所以尊師也?！秾W記》2006年9月7日，中共中央政治局常委、國務院總理溫家寶在中共中央政治局委員、北京市委書記劉淇，國務委員陳至立，教育部部長周濟，北京市市長王岐山等陪同下，到北京市西城區(qū)黃城根小學，親切看望師生，并和五年級學生一起上課。2023/10/18NECPKU放射化學(Radiochemistry)開課院：化學學院主講教師：劉春立選修對象：化學專業(yè)本科生及部分研究生周二，3-4，二教420

2023/10/18NECPKU本課程的基本內(nèi)容前言、核性質(zhì)（~6學時）核衰變的統(tǒng)計性質(zhì)（~2學時）核衰變規(guī)律（~4學時）核輻射探測裝置（~4學時）核反應及其能量（~4學時）輻射防護原則及方法（~4學時）核分析技術 （~4學時）期中考試(~2學時）討論課（~2學時）2023/10/18NECPKU放射化學進度表日期內(nèi)容日期內(nèi)容日期內(nèi)容日期內(nèi)容9.11前言、核性質(zhì)10.16衰變規(guī)律11.13探測器12.11防護9.18核性質(zhì)10.23美國的放射化學現(xiàn)狀/Nitsche11.20核反應12.18核分析9.25核性質(zhì)10.30統(tǒng)計規(guī)律11.27核反應12.25廢物處理與處置10.9核衰變11.6探測器12.4防護2023/10/18NECPKU參考書目王祥云劉元方《核化學與放射化學》，北京大學出版社，2007（主要參考書）；鄭成法毛家駿秦啟宗《核化學與核技術應用》，原子能出版社，1990（主要參考書）；蔣明《原子核物理導論》，原子能出版社1983；劉元方江林根編著《放射化學》，科學出版社1988；[德]C.克賴爾著朱永貝睿等譯《放射化學基礎》，原子能出版社1993；任時仁著《生物學中的放射性核技術》，北大出版社19972023/10/18NECPKU課程考核方法作業(yè)10%期中考試20%（論文，我看美國的放射化學，課堂報告？人一組）論文10%期末考試60%2023/10/18NECPKU放射化學Radiochemistry主要研究放射性核素和核轉變產(chǎn)物的化學性質(zhì)和行為；研究它們的制備、分離、純化及鑒定方法；研究放射性標記化合物的合成和性質(zhì)；研究放射性核素及其標記化合物在化學、生物、醫(yī)學和其他科學技術領域以及在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用。選自：葉明呂主編張慶喜主審《放射化學實驗》（第二版），原子能出版社，19912023/10/18NECPKURadiochemistryThebranchofchemistrydealingwithradioactivephenomena.(FromWebster’sNewWorldDictionary,ThirdCollegeEdition,p1108)放射化學是化學的一個分支，是研究有關放射性現(xiàn)象的一門科學。2023/10/18NECPKU放射化學方法的創(chuàng)立2023/10/18NECPKU放射化學研究方法的創(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的放射性元素。將瀝青鈾礦磨碎并溶解于鹽酸,進行硫化物沉淀等多步化學分離。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性質(zhì)。這種創(chuàng)造性的方法,是一種嶄新的放射化學研究方法。2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadium2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadium2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadium2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadium2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadium2023/10/18NECPKU作業(yè)繪出并簡要分析以上分離流程（用中文表示）2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadiumPierreandMarieCurieintheirlaboratory,whereradiumwasdiscovered

2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadiumAviewoftheextractionofradiumintheoldshedwherethefirstradiumwasobtained2023/10/18NECPKUDiscoveryofRadiumAviewoftheextractionofradiumintheoldshedwherethefirstradiumwasobtained2023/10/18NECPKU早期的化學實驗器具2023/10/18NECPKU早期的化學實驗器具2023/10/18NECPKU放射化學的發(fā)展1898年M.Curie用化學方法發(fā)現(xiàn)放射性元素釙；1910年，英國的Cameron提出將放射化學作為一個獨立的分支，已有100多年的發(fā)展歷程；放射化學的基本理論已經(jīng)發(fā)展成熟，有過輝煌的歷史（我國上世紀50、60年代）；近30多年的發(fā)展情況看，這一學科實際上已經(jīng)走過獨立發(fā)展的階段，明顯地走向與各學科的橫向結合，成為各學科廣泛應用的技術手段。目前放射化學在放射性廢物的處理和處置領域正在發(fā)揮越來越大的作用。2023/10/18NECPKU放射化學發(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）2023/10/18NECPKU放射化學發(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）

反應堆（1942）

第一顆原子彈爆炸（1945）（1945-8-6/9日本廣島、長崎）2023/10/18NECPKU放射化學發(fā)展史和成就19501970全面應用時期

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的建立（1960）合成新元素（1981）2023/10/18NECPKU放射化學的特點2023/10/18NECPKU放射化學的特點放射性：在涉及放化操作的整個過程中，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。這是放射化學最重要的特點；不穩(wěn)定性：由于放射性物質(zhì)總是在不停地衰變，由一種物質(zhì)轉變?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。這就要求相應的快化學研究方法。微量性：放射性物質(zhì)的量通常都比較?。╱g、ng級），低于一般的化學方法的檢出限。操作中要注意丟失現(xiàn)象。2023/10/18NECPKU放射化學的主要內(nèi)容2023/10/18NECPKU放射化學的主要內(nèi)容放射性元素化學核化學核藥物化學放射分析化學同位素生產(chǎn)及標記化合物環(huán)境放射化學

2023/10/18NECPKU放射化學的現(xiàn)狀2023/10/18NECPKU放射化學的現(xiàn)狀20世紀40-60年代：核武器和核電發(fā)展的需要，放射化學處于輝煌階段。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的廣泛應用，特別是與生命科學、環(huán)境科學、地球科學、水文地質(zhì)科學的結合，使這一學科具有更廣闊的發(fā)展空間。目前：隨著我國積極發(fā)展核電政策的實施，放射化學在乏燃料后處理和放射性廢物處理和處置方面將發(fā)揮越來越重要的作用。2023/10/18NECPKU放射化學在北大1898年，在中國創(chuàng)立第一所國立綜合性大學（京師大學堂）的同時，放射化學也不聲不響地成為自然科學的一個新生兒。1955年北大設立物理研究室。在此基礎上，成立了北京大學原子能系（1960年起改稱技術物理系）。1956年北大開始建設我國第一個放射化學專業(yè)。1958年開始在全國正式招收放射化學專業(yè)本科生。1981年，放射化學專業(yè)成為國家批準建立的首批博士點之一。2023/10/18NECPKU放射化學在北大在我國放射化學學科的創(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、吳季蘭教授、孫亦梁教授等一大批杰出的化學家在這里建功立業(yè)。幾十年來，大批的放射化學和應用化學人才走向社會，為我國的核科學事業(yè)和經(jīng)濟建設做出了卓越的貢獻。五十年中，北大放射化學-應用化學專業(yè)共培養(yǎng)本科生2276名，碩士生202名，博士生63名，博士后22名目前正在籌建國防科工委《放射化學與輻射化學》重點學科實驗室。2023/10/18NECPKU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

inNature2023/10/18NECPKU放射性的發(fā)現(xiàn)

DiscoveryofRadioactivityW.RoentgenAntoineHenriBecquerelPierreCurieMarieCurie,nee

Sklodowska2023/10/18NECPKUW.Roentgen'sdiscoveryofx-rays1895年末德國物理學家W.Roentgen用Crookes管研究高壓放電現(xiàn)象時注意到,當陰極電子束流轟擊玻璃管壁時,觀察到了熒光以及X射線。2023/10/18NECPKUW.Roentgen'sdiscoveryofx-raysIn1895,W.Roentgen'sdiscoveryofx-raysinthislaboratoryrevolutionizedscienceandmedicine2023/10/18NECPKUH.Becquerel1895年，法國科學家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

硫酸鈾酰鉀復鹽[K2UO2(SO4)2

2H2O],能使底片感光，認為是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。2023/10/18NECPKUM.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，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)。2023/10/18NECPKU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,2023/10/18NECPKUTheNobelPrizeinPhysics1903MarieCurie,néeSklodowska

1/4oftheprizeb.1867(inWarsaw,Poland)

d.1934

（６７）AntoineHenriBecquerel

1/2oftheprizeb.1852

d.1908

（５６）HisdiscoveryofspontaneousradioactivityPierreCurie1/4oftheprizeb.1859

d.1906Theirjo