成都理工大学放射化学基础-第6章

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成都理工大学刘晓辉老师放射化学基础-第6章

（1）同位素标记化合物（ isotopically labeled compound ） :指同位素未变化合物与一种或多种同位素取代的相同化合物的化合物。
当在一种同位素未变化合物之中加入了唯一一种同位素取代的相同化合物，则称为定位标记化合物（specifically labeled compound ）。在这种情况下，标记位置（一个或多个）及标记核素的数目都是确定的。其分子式标记位置需用方括号标出核素符号，其余位置按照通常方式写，如[14C]H4、 CH3— CH[2H]—OH等。
C－H
C－I
3H
C－3H C－131I
+
131I
C－SH
35S
C－35SH
氚气曝射交换法
3H
2
3.生物合成法
生物合成法是利用动植物、藻类、微生物或菌类的生理代谢过程，将示踪原子引入需标记的化合物分子中。整个生物合成过程大体上分成四步：(1)把示踪原子或简单的标记化合物引入活的生物体内； (2)控制适宜生物体代谢的条件，在生理代谢过程中，示踪原于经一系列复杂的生物化学过程后，标记到所需的分子上； (3)将上述生物体转化成某种需要的化学形式，以便进行分离、纯化，或用其它标记化合物制备的方法作进一步合成；(4)进行分离和纯化，将所需的标记化合物同生物体分开。
第1节标记化合物的命名和特性
1. 标记化合物的命名
国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）规定：同位素（组成）未变化合物（isotopically unmodified compound ）：指化合物中所有元素的宏观同位素组成与它们的天然同位素组成相同的化合物。其分子式和名称按照通常方式写，如CH4、 CH3— CH2—OH等。

《基础化学》课件：第六章化学热力学基础(黄兰)1

等压过程（isobaric process）在环境压力恒定下，体系的始态、终态压力相同，并且等于环境的压力。
27
Thermodynamic Precess
C
1 2
O2
CO
12O2 CO252
过程与途径的关系
始态 n p1 T1 V1
恒温过程
恒容过程途径Ⅰ
n p2 T1 V2 途径 II
终态 n p2 T2 V1
恒压过程
26
Thermodynamic Precess
热力学过程分为以下几类：等温过程（isothermal process）
在环境温度恒定下，体系的始态、终态温度相同，并且等于环境的温度。
T、p、V
决定系统所含物质的量 n
22
State Function
状态函数 X 即：X =X2-X1
状态一定时，状态函数有一个相应的确定
值。始终态一定时，状态函数的改变量就只有一个唯一数值。
50g，50℃水途径 1 50g，80℃水
状态1
途径2
状态2
50g，20℃水
23
状态3
Thermodynamic Precess
三、过程和途径
过程：热力学系统中发生的一切变化。途径：某一过程的具体方式。
完成一个过程，可以经过不同的具体路线，具体步骤，这些所经历的具体路线，具体步骤就叫做不同的途径，所以说途径就是完成一个过程的具体步骤。24
Thermodynamic Precess
例：一化学反应
途径Ⅰ
途径Ⅱ
C O2 CO2
能量变化：放热？吸热？
△rH
Ө m
﹤0，放热
△rHห้องสมุดไป่ตู้

成都理工大学核技术与自动化工程学院2016年硕士研究生招生专业目录_成都理工大学考研

②204 英语二同等学力加试科
③302 数学二目：
2 ④830 核辐射测量方法 ①辐射物理
或 837 核电子学基础 ②数字电子技术
复试科目（笔试）：原
子与原子核物理
王广西副教授王敏副教授
文章来源：文彦考研
①构造地质学
复试科目（笔试）：元 ②材料科学概论
素地球化学或工程地
质学基础
①101 思想政治理论同等学力加试科
程
01 核勘查工程 02 核仪器与探测技术 03 核资源勘查
葛良全教授周四春教授陈友良教授何明友教授张成江教授刘明哲教授徐争启教授曾国强副教授
03 工业设计
郑仁华副教授杨勇副教授黄斌副教授
0814Z2 核废物地质处置工
倪师军教授
程
施泽明教授
陆春海教授
徐进勇教授
01 核废物地质处置选址梁金龙副教授 7
2
02 核废物地质处置方法技术
庹先国教授 *
王永利副教授
*
0818Z2 核资源与核勘查工倪师军教授 7
杨健副教授
01 机械电子工程
龚迪琛副教授刘念聪副教授
02 数字化设计与制造
杨兰英副教授 15
03 制造过程故障诊断与可郑仁华副教授
靠性分析
杨勇副教授黄斌副教授
04 工业设计
贾雨副教授
刘思颂副教授
申凤君副教授
陈雪菱副教授
王兴建副教授
085203 仪器仪表工程 01 智能仪器 02 传感技术与系统工程
2
①101 思想政治理论
②201 英语一

成都理工大学放射化学基础-第8章

离心机的同位素分离效果远超过扩散膜
为获得一定富集度所需串联的分离级数要比扩散法少得多。如从天然铀生产5%的浓缩铀时，若用扩散法约需900个扩散级，而用转筒外周速度为400 m/s的离心机，只要27级就够了。若选用更高转速的离心机，所需级数还将进一步减少。

激光分离铀同位素

与前两种方法利用质量差不同的是，激光法是利用同位素质量差引起的激发能差别，根据不同同位素原子在吸收光谱上的微小差别（同位素位移），用线宽极窄即单色性极好的激光，选择性的将某一种原子激发到特定激发态，再用物理或化学的方法使之与未激发的原子相分离。
前段
后段
铀矿开采、从铀矿中提取、浓缩、纯化精制天然铀产品
铀矿开采
浸出
提铀核纯铀形态源自矿石矿浆粉末
陶瓷等 75%
铀含量
0.1%~0.2%
40%~70%

铀的纯化与转化在铀纯化厂完成，将不同形式的铀化学浓缩物经溶剂萃取纯化，去除其中有害杂质，特别是中子俘获截面大的杂质元素，然后转化成UO2、金属铀或UF6。 UF6是铀浓缩过程必需的中间产品。
为了实现分离，还要求气体流过微孔时，很少发生分子间的相互碰撞。为此扩散膜中的微孔直径须小于气体分子运动的平均自由程（即分子运动中每两次碰撞之间的平均距离）。气体的密度越低，平均自由程越长。用扩散法分离同位素的条件是，气体压力必须足够低，扩散膜的空径必须足够小，且不会由于腐蚀而扩大。

扩散膜是气体扩散厂的最核心部件。实际采用粉末冶金法制成的烧结镍膜、烧结氧化铝膜或聚四氟乙烯膜，每平方厘米有几亿个微孔，孔径为0.01μm。

黄饼
六氟化铀
铀转化工厂
铀化学浓缩物补加HNO3 HNO3

放射化学期末基础大纲

第一部分绪论放射化学：是研究有关原子核反应、放射性核素和放射性物质的化学及应用研究的一门科学。

第二部分基础放射化学衰变规律：衰变时间规律：N=N0e-λt衰变常数λ：是核素的放射性衰变或同质异能跃迁的概率。

放射性活度A：单位时间内衰变掉的放射性核的数目，即核素的放射性衰变率。

比活度：单位质量的物质的放射性活度。

放射性浓度：单位体积中的放射性活度。

衰变种类：α衰变：α衰变中放出42He核，从母体到子体的过程中，子体核素核子数减小4，核电荷数减小2。

β衰变：β衰变时，原子核中的一种核子转变为另外一种核子，β核子质量数不变，电荷数改变一个。

γ辐射：即不改变质量数也不改变原子序数，其衰变的结果只是发射能量，损失核的结合能第五部分放射性元素化学掌握天然放射性元素的性质具有放射性的核素称为放射性核素。

全部同位素均由放射性核素组成的元素称为放射性元素。

共同特点：1）起始都是长寿命元素，寿命大于或接近地球。

2）中间产物都有放射性气体氡。

并有放射性淀质生成。

3）最后都生成稳定的核数。

1.钍系—4n系:1)4n表示系中各核素的质量数为4的倍数2)其起始元素是23290Th通过一系列α衰变最后生成208Pb(稳定)2.铀系—4n+2系:1)表示系中各核素的质量数为4的倍数+2。

2)其起始元素是23892U通过一系列α衰变最后生成206Pb(稳定)。

3.锕系—4n+3系：1）表示衰变系中各核素的质量数为4的倍数+3。

2）其起始元素是23592U通过一系列α衰变最后生成20782Pb(稳定)。

第六部分应用放射化学放射性核素的主要生产方式：1）铀矿山2）加速器3）乏燃料4）反应堆5）其他还有：放射性核素发生器（母牛），用放射性同位素中子源照射来获得微量的放射性核素，用热核中子闪曝合成超铀元素。

同位素示踪法：是利用放射性核素作为示踪原子，通过放射性的测量以显示其存在的位置、数量及其转变过程，从而跟踪观察研究对象的运动变化情况。

成都理工大学放射化学基础-第5章

在分析样品时，只要用相同的方法测得样品的 Ag*结合百分率，即可从标准曲线查出被测物Ag的相对浓度。
2. 测定方法
在放射性免疫分析中需要4种试剂：抗原（标准物）、抗体、标记抗原、分离游离抗原与抗原-抗体复合物的试剂。（1）抗原的分离与纯化（2）抗原的标记（3）抗体的制备（4）抗原-抗体复合物与游离抗原的分离（5）放射免疫测定
（1）基本原理简单地说，中子活化分析包括中子活化和活化样品γ能谱测量两个阶段。中子活化是将样品放入反应堆接受中子照射，在这个过程中，样品中的一部分稳定同位素与中子发生核反应变成放射性同位素。对大多数核素来说，主要是利用（n ,γ）反应，其它还有（n , p）、（n ,α）及（n , 2n）反应。在第二阶段，活化样品中的放射性同位素不断衰变，并放出各自的特征γ射线，如果样品由多种元素组成，会形成复杂的γ能谱，利用γ能谱分析设备对其进行测量、分析即可。
3. 光子活化分析简介 (Gamma Photon Activation Analysis ，GPAA)
高能电子感应加速器或电子直线加速器的电子束，打在高Z元素靶上产生的轫致辐射强度大，能量高。利用高能γ光子与原子核的(γ ，n)、(γ ，p)等光核反应及 (γ， γ’)非弹性散射过程，可以做活化分析。 (γ， n)反应截面最大，生成的放射性核素是β+衰变核。高能γ光子活化分析主要用于B、C，N、O、F等轻元素分析，也可用于Ca，Mg、Ti、Ni等元素分析。
1. 基本原理放射免疫分析（radioimmunoassay，RIA）
是在同位素稀释法原理基础上，利用生物物质抗原 Ag产生抗体Ab，且形成Ag-Ab结合的生化反应，依靠加入定量标记抗原Ag*来测定未知量抗原Ag的方法。抗原(antigen)是指将其注入生物体内后，可诱发产生抗体的物质，一般为大分子化合物。而抗体(antibody)是指能与抗原有特异性结合作用的免疫球蛋白。因为标记抗原Ag*和非标记抗原Ag的免疫活性完全相同，所以与特异性抗体具有相同的亲和能力。它们与特异性抗体相结合的竞争反应（又叫免疫化学反应）通常用下式表示：

核分析基础(成理工)-练习题考题题目

一、填空题1.核分析是利用核辐射粒子与物质的原子或原子核相互作用，采用核物理实验技术获得可观测信息，分析物质成分和结构的一种髙灵敏分析方法。

核辐射粒子主要有：中子、γ光子、带电粒子等，相互作用主要是电磁作用，以及核力作用。

2.中子活化的中子源主要有同位素中子源、加速器中子源、和反应堆中子源。

3.活化分析主要有中子活化分析和带电粒子活化分析两类，中子活化分析又分为中子缓发γ射线活化分析（简称中子活化分析）和中子俘获瞬发γ射线活化分析。

4.X射线荧光分析的激发方式主要有、、和方式。

5.背散射分析对轻（轻，重）元素基体样品中的重（轻，重）元素杂质有较高的分析灵敏度。

6.γ射线来自于核内跃迁，X射线来自内层电子跃迁，由此可知可见光来自于外层电子跃迁。

7.粒子诱发X射线荧光分析PIXE的制靶方法有和方式。

灰化法；硝化法；蒸发干燥法；化学提取法等8.做中子活化分析时，为求得样品中元素的浓度，需确定测量的标准化方法，即采用绝对测量法还是相对测量法。

9.慢中子活化是通过(n，γ)俘获反应生成放射性核素。

快中子活化是通过(n, p)、(n, α)、(n, 2n)、和(n, n’γ)阈能反应生成放射性核素。

10.中子活化分析中，谱线干扰的解决办法有用不同的半衰期解决（不同的冷却时间）、利用分支比扣除法、解重峰等等。

11.由于带电粒子在靶物质中运动时经受能量损失，在靶中不同深度处粒子能量不同，因而反应截面不同，反应产额随之而改变。

所以，在推导带电粒子活化分析公式时，要区分薄样品和厚样品。

12.带电粒子核反应分析包括带电粒子缓发分析(即带电粒子活化分析)和带电粒子瞬发分析。

13.带电粒子核反应瞬发分析中，伴随发射的辐射包括出射的带电粒子、γ射线，以及出射的中子。

14.卢瑟福背散射分析中，入射离子与靶原子碰撞的运动学因子、散射截面和能量损失因子是背散射分析中的三个主要参量。

二、名词解释1. 中子活化分析：中子活化分析是用中子辐照样品，使原子核发生核反应，生成具有一定寿命的放射性核素，然后对生成的放射性核素进行鉴别，从而确定样品中的核素成分和含量的一种分析方法。

地球化学第六章_同位素地球化学-放射性同位素

式中λ为衰变比例常数，简称衰变常数，dN/dt是任一时刻（t）时的衰变速率。对上式积分得：
∫
t dN = −λ ∫ dt N0 N t0 N
设t=0时，放射性母体原子数为N0，得：lnN－lnN0＝－λ t 化简得：
N＝N0e
－λ t
，
该公式表示原子数为N0的放射性同位素，与经过时间t后残存的母体原子数之间的关系。设衰变产物的原子数为D*，当t=0时D＝0，经过时间t的衰变反应，则， D*＝N0-N 则，D*= N0(1-e ) or D= N(e -1) 如果一体系中，t=0 时的子体原子数为D0，则该体系子体原子总数为:
第六章同位素地球化学放射性同位素地球化学
第一节放射性同位素地球化学基础
一、放射性衰变反应 1）. α衰变放射性母体同位素放出α粒子, 而转变为另一个新的子体核素。 α粒子由 2 个质子和 2 个中子组成，带正电荷＋2。实际为 He 原子核。衰变子体相对于母体来说，质子数和中子数各减少 2 ，同时质量数减少 4。
2
同位素及其衰变产物（5）矿物岩石刚形成时只含某种放射性同位素，而不含与之有衰变关系的子体，或虽含一部分子体但其数量可以估计（6）对所测定的矿物、岩石的地球化学有相当可靠认识 2、同位素地质年代学所感兴趣的，是自然存在的为数不多的一些放射性同位素核素，主要包括: – 具有非常慢的衰变速率的（如238U, 235U,232Th, 147Sm, 40K等）、 – 由长寿命放射性母体衰变产生的（如234U,230Th, 226Ra等）、 – 由天然核反应产生的（如14C, 10Be等）、以及由人工核试验产生的放射性同位素。 3、放射性同位素年龄的地质学含义对同一地质体，选用不同的同位素测年方法，往往会得到不同的年龄值，它们所代表的地质意义不同。己有研究表明，对于一个缓慢冷却的岩体来说，不同矿物的封闭温度是不同的，不同的同位素体系在同种矿物中的封闭温度也是不同的。同位素年龄时钟是在低于封闭温度时才开始启动的。对于根据放射性同位素体系获得的地质年龄，Rollison（1993）划分出具有不同地质含义的几种年龄：（1）结晶年龄。对于火成岩体，矿物的结晶年龄记录了岩石的岩浆作用年龄。对于变质岩体，如果变质矿物的结晶温度低于其封闭温度，则矿物一经形成，同位素时钟就立即启动、开始记时，从而记录下变质岩结晶年龄。（2）冷却年龄。对于火成岩体，冷却年龄是指岩体固结之后的冷却过程中，达到矿物的封闭温度时同位素时钟开始启动记录下来的年龄。对于变质岩体，矿物在变质高峰期结晶生成，之后冷却过程中达到矿物的封闭温度时同位素时钟启动记录下来的年龄。（3）变质年龄。很易与冷却年龄混淆，但它是指变质作用高峰期的年龄。变质年龄的确定方法取决于变质作用的级别。对于低级变质作用，可选用封闭温度较高的某些特定矿物来确定变质年龄；对于高级变质作用，则往往采用全岩的Rb-Sr或Sm-Nd同位素体系来推断。（4）地壳形成年龄。是指一个新的大陆地壳块体从地幔中分异出来的时间（O’Nions et al., 1983）。通常通过Sm-Nd模式年龄计算来获得。（5）地壳滞留年龄。对来自大陆地壳块体剥蚀下来的沉积岩进行Sm-Nd同位素分析，可计算获得一个地壳滞留年龄（tCR），反映地壳形成年龄。该年龄比地层沉积年龄值大。

放射化学基础-第3章

特点：选择性差，但浓集效果好，常用于废水的处理。
（3）有机共沉淀法形成难溶性正盐有机化合物: Na[B(C6H5)4] + Cs+ Cs[B(C6H5)4] + Na+
特点:生成的难溶化合物溶解度小，所以浓集效果
好。形成难溶性螯合物: -亚硝基--奈酚与铀形成难溶性的金属螯合物特点:化合物离子半径大，表面电荷密度小，所以不易吸附杂质，分离效果好。
极性是指一根共价键或一个共价分子中电荷分布的不均匀性。电荷分离程度（不均匀）越大，极性越大。
萃取也是一种异相化学反应，一般萃取速度比离子交换反应快得多。通常要经历五步： ①金属离子Mn+从水相内迁移到与之相邻的有机相的界面上； ②有机相中萃取剂从有机相内迁移到与之相邻的水相界面上； ③萃取剂分子通过两相界面进入水相； ④萃取剂分子与金属发生反应形成萃合物； ⑤萃合物通过两相界面进入有机相。
能从大量样品中浓集及分离微量物质的特点，使它成为提取和分离放射性核素一个很重要的方法。此方法解决了裂变产物、稀土元素和超铀元素分离等一系列化学分离的难题。
1.离子交换剂一种能与水溶液中的离子发生离子交换反应的不溶性固体物质。
在化学结构上，离子交换剂由骨架（基体）和官能团组成。官能团由固定离子和反离子组成。
pH = 910，备用。
（2）装柱（3）吸附（4）洗涤（5）洗脱（淋洗或解吸）
优点: (a) 选择性高，分离效果好 (b) 化学回收率高 (c) 应用范围广，适应性强 (d) 设备简单，操作方便 (e) 离子交换剂种类多，便于选用
缺点： (a) 分离操作时间较长 (b) 离子交换剂的交换容量小 (c) 不适于强放射性物质的分离

放射化学基础第1章

放射化学基础
教师：刘晓辉成都理工大学核技术与自动化工程学院
第1章绪论
放射化学(Radiochemistry)
最早由英国的卡麦隆（A. Cameron）于 1910 年提出——放射化学是研究放射性元素及其衰变产Байду номын сангаас的化学性质和属性的一门科学。
目前定义
放射化学是研究放射性物质，及与原子核转变过程相关的化学问题的化学分支学科。
第2节放射化学研究的内容
（1）基础放射化学（Basic Radiochemistry）
研究放射性物质的物理化学行为和状态及其分离、纯化方法和原理。
低浓度时放射性物质的物理化学行为和状态；吸附、共沉淀、胶体
研究放射性物质的分离、纯化方法及其原理。共沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、色谱法等。
不
爆
断
炸
在原子弹试验后两年零八个月，我国于1967年 6月17日又成功地进行了首次氢弹空爆试验。
1971年9月，我国第一艘核动力潜艇下水。“两弹一艇” 伟业标志着我国进入了核大国的行列，我国在一些原属空白的重要科技领域缩短了与世界发达国家的差距，进入世界科技前沿。
（4）现代阶段
• 能源－核电站 • 基础医学－放射性核素作示踪剂 • 临床医学－放射性药物 • 药剂学－放射性标记化合物
1942年，费米(Fermi)用慢中子轰击U，得到几种β放射性产物。
The Nobel Prize in Chemistry 1943
G.V. Hevesy The Absorption and Translocation of Lead(ThB) by plants [ThB=212Pb] Biochem. J. 17, 439 (1923)

《放射化学基础》课件

功率源、材料性能检测、无损检测等。
3
放射性同位素在环境监测中的应
用
介绍放射性同位素在污染检测和环境监测中的应用，如水、空气、土壤等。
放射化学的未来
放射化学的研究进展
概述放射化学的新进展和未来的研究方向。
放射化学的新应用场景
展示放射化学在新领域的应用，如旅行医学和个性化医疗等。
未来放射化学的发展方向
详细说明测定放射性同位素的方法，包括液体闪烁计数器、γ 辐射谱仪、α粒子计数器等。
放射化学分析的应用
介绍放射化学分析在不同领域中的应用，如环境、医学、工业等。
放射化学的应用
1
放射性同位素在医学中的应用
介绍放射治疗、核医学影像、核素治疗
放射性同位素在工业中的应用
2
等医学应用。
详细说明工业中的同位素应用，如激光
放射性同位素的测定和应用
介绍放射性同位素的测定方法及其在生命科学、地球科学和考古学等领域的应用。
放射性同位素的特性
放射性同位素的放射性衰变放射性同位素的能量释放放射性同位素的放射线
- α、β、γ衰变及其他衰变方式 - 核反应中的能量释放 - γ射线、X射线、α/β粒子等
放射化学的危害
放射性物质的剂量单位
根据应用需求和技术进步，预测放射化学未来的发展方向。
放射化学基础
这是一门揭示放射性物质的性质和应用的学科。本课程介绍了放射化学的基础知识，以及其在医学、工业和环境监测等领域的应用。听众将从这些内容中找到有趣和有用的信息。
放射化学是什么？
放射性同位素的半衰期
学习什么是放射性同位素，以及它们的半衰期和衰变系列。
放射性核反应的基本过程
了解放射性核反应的基本过程、核裂变和核聚变的区别。

Sr2+在阳江花岗岩上的吸附行为

对 T-%'&的阻滞能力较强#在浓度很小时其)4 值可以达到>*! 8@(?$@33等)>#*研究了低氧%!%C)& 为>*\F&>*\E&及大气条件%!%C)&?)>a&下台湾花岗岩对 R9[ 的吸附行为#研究发现有氧和低氧两种体系下吸附行为没有明显差异#且其吸附均和 S.3-/4&627 等温模型拟合效果更好 $,0/ 等)>!*研究了台湾花岗岩对 ^3%- &的吸附行为和花岗岩组成矿物的关系 #结果表明 "^3%- &在花岗岩上的吸附与离子强度无关#去除花岗岩中的结晶铁氧化物会降低花岗岩对 ^3%-&的吸附能力$
更好地了解放射性核素在花岗岩上的物理化学行为 #对于准确评估这些以花岗岩为围岩的核废物处置库的安全性至关重要)#*#目前已有大量相关研究)!=D*$姜涛等)>**研究了北山花岗岩吸附 (V的吸附行为#研究发现升高温度不利于花岗岩对 (V 的吸附 #且酸性和碱性条件均会抑制吸附 $ 吴涵玉等)>>*研究了北山花岗岩吸附 R9[ 的作用机制#结果表明 "花岗岩的组成矿物黑云母和长石对于花岗岩的吸附均有贡献 #且地下水会抑制花岗岩的吸附阻滞能力$郭治军等)>)*研究了 T-%'&在北山花岗岩上的吸附行为#研究发现"T-%'&在北山花岗岩上的吸附作用可以用>个离子交换反应和 ) 个内层表面配合反应来定量解释 #且北山花岗岩

第1章-放射性基本知识2014

核辐射测量方法第一章基础知识 2
教材与参考文献
汤彬,葛良全,方方,刘义保赖万昌,周四春《核辐射测量原理》, 哈尔滨工程大学出版社，201108 葛良全,周四春《核辐射测量方法》，成都理工大学，2007 方方,唐红等《放射性勘探简明教程》成都地质学院，1992 刘庆成等，《核科学概论》，哈尔滨工程大学出版社,2005 章晔,华荣洲,石柏慎《放射性方法勘查》原子能出版社,1990 成都地质学院三系《放射性勘探方法》原子能出版社，1978 G F Knoll. Radiation Detection and Measurement.1989 C E Crouthamel, Appliied Gamma-Ray Spectrometry,1970 Nuclear Geophysics Applied Radiation Isotopes Journal Applied Radiation and Isotopes Radioactive Methods. Geophysics
1899年，卢瑟福（Rutherford）和欧文斯（Owens）发现射气（emanation)现象。
1901年，Pierre 和Marie Curie发现镭（Ra）之后又发现了钋（Po）。通过研究铀钍矿石的放射性，发现 Ra比铀、钍具有更强的放射性，于是从沥青中提炼出镭。 1903年， Becquerel 和Marie Curie夫妇分别获得物理诺贝尔奖。 1911年， Marie Curie 获得化学 Nobel Prize for isolatiing radium（ Pierre died in 1906）。 Marie Curie died in 1934 at the age of 67 years as a result of prolonged exposure to radioactivity Ra.

放射化学基础习题及答案_放射化学与核化学基础【范本模板】

放射化学基础习题答案第一章绪论答案（略)第二章放射性物质1．现在的天然中,摩尔比率238U:235U=138：1,238U 的衰变常数为1。

54×10—10年—1，235U 的衰变常数为9。

76×10-10年—1。

问(a ）在二十亿(2×109）年以前,238U 与235U 的比率是多少？（b ）二十亿年来有多少分数的238U 和235U 残存至今？解一： 0t N N e λ-=2352380238023523823823523513827:11t t t tN N e e N N e e λλλλ----==•= 保存至今的分数即 teλ-则238U ：0。

753 ≈0。

74235U :0.142≈0.14解二：二十亿年内238U 经过了9102100.44ln 21.5410-⨯=⨯个半衰期 235U 经过了910210 2.82ln 29.7610-⨯=⨯个半衰期保存到今的分数： 0.30.44238100.74f -⨯==0.32.82235100.14f -⨯==二十亿年前比率23523823823513827:11t t U e U eλλ--=•=2. 把1cm 3的溶液输入人的血液，此溶液中含有放射性I o =2000秒—1的24Na ，过5小时后取出1cm 3的血液,其放射性为I=16分-1。

设24Na 的半衰期为15小时，试确定人体中血液的体积。

(答：60升)解： 5小时衰变后活度: 1ln2515020001587.4tI I e eλ--⨯-==⨯=秒人体稀释后1587.41660V = (1min=60s ） 5953600060V ml ml L ∴=≈= 3． 239Np 的半衰期是2.39天,239Pu 的半衰期是24000年。

问1分钟内在1微克的（a ）239Np ，(b) 239Pu 中有多少个原子发生衰变？（答： (a ）5。

核辐射测量方法(成都理工大学)电子教案.docx

※〈第一•课：绪论〉课时：2学时教学目的与要求：了解与核辐射相关的基本概念、内涵，核辐射测量的发展史、放射性的发展史。

教学内容：核辐射测量的发展史；放射性的发展史；核辐射的定义与分类；天然核辐射的来源；原了与原了核结构（绪论、第一章第1节）教学方法与过程：1） 0・45分：发展史采用记年顺序讲解。

重点讲解对放射性、核辐射测量方法的建立、应用等产生重大影响、重要贡献的人和事。

2）45-70分：核辐射的来源与分类3）70-90分：通过图形讲解原子与原子核结构，及其基本概念。

参考书：放射性勘查方法（章哗等编，原子能岀版社），原子核物理（卢希庭编，原子能出版社），核技术勘查（吴慧山等编，原子能出版社）探＜第二课：核衰变与天然放射性衰变系列〉课时：2学时教学目的与要求：掌握核衰变有关的基木概念，核衰变的基木规律，天然放射性衰变系列。

教学内容：核衰变定义、主要衰变类型，铀、牡、钢铀放射性系列，钾一40衰变纲图。

教学方法与过程：区 0・5分：概括性地重复讲解上一次课的基本概念、理论与重要结论，并引出本堂课教学的主要内容。

矽5・45分：核衰变定义、a、B、Y衰变的物理实质。

区45-70分：铀放射性系列。

& 70-90分：饪、钢铀放射性系列。

采用板书方法演示核素的衰变纲图，铀、社系放射性系列衰变图。

作业题：画出铀系列衰变图。

B衰变的物理实质是什么？为什么B射线能量是连续谱？参考书：放射性勘查方法（章晔等编，原子能出版社），原子核物理（卢希庭编, 原子能出版社），核技术勘查（吴慧山等编，原子能出版社）探V第三课：天然放射性射线谱特征〉课时：2学时教学目的与要求：教学内容：不成系列核素的衰变，天然放射性a、B、Y射线谱及其特征。

核衰变的基本规律教学方法与过程：倉0・10分：概括性地重复讲解上一次课的基本概念、理论与重要结论，并引出木堂课教学的主要内容。

& 10-45分：不成系列核素的衰变。

逐45-75分：天然放射性a、B、Y射线谱及其特征。

放射化学学习资料

第四章
放射性物质的分离方法
1、改善沉淀分离的技术措施（1）使用载体、反载体和净化载体；（2）破坏放射性胶体（络合剂，酸煮回流)；（3）提高介质酸度；（4）加入放射性核素杂质络合剂；（5）加入表面活性剂减少放射性核素在沉淀上的吸附；（6）均相沉淀 2、选用萃取剂的原则：（1）和原溶液中的溶剂互不相溶；（2）对溶质的溶解度要远大于原溶剂；（3）要不易于挥发；（4）萃取剂不能与原溶液的溶剂反应。 3、简单分子萃取：1）特点：溶剂与被萃取物质没有化学作用，是一种被萃取物质在两相中溶解的竞争过程。 2）原理在简单分子萃取体系中，被萃取的溶质在水相和有机相中常有电离、络合、聚合等作用，因此其分配比和分配常数一般是不同的。 4、中性络合萃取 1）特点：萃取剂是中性分子，被萃取溶质与萃取剂形成中性络合物而被萃取。主要中性络合萃取剂有：中性磷类，含氧萃取剂，酰胺，中性含氮萃取剂，二烷基亚砜等 2）原理在中性络合萃取体系中，存在两种平衡（也可以表示为四种平衡），分别是水相中的络合平衡和水油两相的萃取平衡。 5、酸性络合萃取 1）特点：萃取剂是有机弱酸，被萃取金属离子和萃取剂 HA 中的 H+发生阳离子交换形成中性络合物而被萃取，所以这类萃取又可称为阳离子交换萃取。 6、离子缔合萃取 1）特点：水相中金属的络阴离子(或络阳离子)与萃取剂形成的反离子以离子缔合方式结合成萃合物而被萃取。这类萃取包括胺类萃取，氧正离子盐萃取和其它大离子缔合萃取等类型。 2）原理：高分子胺萃取剂先与无机酸作用形成溶于有机相的胺盐，胺盐的阴离子再与金属络阴离子进行交换而将金属离子萃入有机相。所以胺类萃取又称阴离子交换萃取。 7、协同萃取 1）特点：用两种或两种以上萃取剂的混合物萃取金属离子时，若金属离子的分配比比相同条件下用单个萃取剂时的分配比之和高，这种现象称为协同萃取。 2）原理：两种或两种以上的萃取剂作用时，生成了一种新的、同时含有萃取剂和协萃剂的络合物，这种络合物更稳定。更易溶于有机相，因此产生了协萃效应。 1 8、萃取方法：错流萃取；连续逆流萃取；分馏萃取 n 1 E ( E 1) n 9、萃取方法公式总结：简单萃取 P 1 E 1 E 1 1 P 1 n 1 ( E 1) n 错流萃取逆流萃取 10、离子交换树脂的化学结构可分为骨架（基体和交联剂），以及离子交换功能团，其中骨架是立体网状结构的高分子聚合物。目前最常用的离子交换树脂是苯乙烯—二乙烯苯的聚合物；离子交换树脂的物理结构有四种类型：微孔球型；大孔球型；表面膜型；多孔表层型。 11、离子交换树脂的种类：强酸性阳离子交换树脂；弱酸性阳离子交换树脂；强碱性阴离子交换树脂；弱碱性 1/n 阴离子交换树脂 n [M ] [H ] M/n 12、单位重量(或体积)离子交换树脂中所含可交换离子的多少称为树脂的交换容量 EH [M n ]1/n [H ] 13、离子交换反应选择系数 14、影响选择系数的主要因素有：与树脂的性质、被交换的溶质离子的性质、离子交换过程的分配比 D 15、离子选择性顺序：Na+＜Ca2+＜Al3+＜Th（IV），F-＜C1-＜Br-＜I16、塔板理论是 Martin 和 Synger 首先提出的色谱热力学平衡理论。它把色谱柱看作分馏塔，组分在塔板间隔内的分配平衡过程。塔板理论导出了色谱流出曲线方程，成功地解释了流出曲线的形状、浓度极大点的位置，能够评价色谱柱柱效。如果洗脱色层中溶质在两相分配比为常数，则吸附等温线为直线，此时，洗脱液中溶质随洗脱时间分布曲线为一条高斯分布曲线。

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2.化学鉴定
物理化学稳定性的鉴定，指标记化合物在使用或储存过程中，因受光、热、空气或周围环境等因素是否会造成标记化合物性质的改变。例如胶态标记化合物的凝聚，合碘标记化合物在光照下加速氧化分解，使示踪原子脱落等。根据标记化合物物理化学稳定性鉴定的结果，可确定使用时的条件和使用期限，亦由此来确定储存的最佳方案。化学纯度和放射化学纯度鉴定，常用色层法、电泳法、同位素稀释法，并结合放射性测量、红外光谱或核磁共振谱来确定化学杂质和放射化学杂质的种类和含量。
第3节标记化合物的质量鉴定
标记化合物进行严格的质且鉴定和控制，是保证示踪实验得到正确结果的先决条件。标记化合物的质量鉴定可概括为物理签定和化学鉴定。对生物示踪剂，则需加生物鉴定的项目。这三类鉴定包含的主要项目如下图。
1. 物理鉴定外观和性状的鉴定主要是观察标记化合物晶体的形状、粒度、色泽或标记化合物在溶剂中分散程度以及溶液的颜色是否正常。在储存过程中应注意它是否潮解、固结、变色、混浊或出现沉淀等现象。对生物标记化合物还应观察是否霉变等。外观鉴定虽极简单，但它对衡量标记化合物的质量往往是既直观又重要。
定位标记化合物中包括：同位素取代化合物——示踪剂（tracer）同位素未变化合物——被示踪物（tracee）
广义的标记化合物是指原化合物分子中的一个或多个原子、化学基团，被易辨认的原子或基团取代后所得到的取代产物。
根据示踪原子（或基团）的特点，可将标记化合物分成以下几类： ①放射性标记化合物——用放射性核素作示踪剂的标记化合物； ②稳定核素标记化合物——用稳定核素作示踪剂的标记化合物； ③非同位素标记化合物——用非同位素关系的示踪原子取代化合物分子中的某些原子； ④单标记化合物——在化合物分子中引入一种示踪核素的一个原子；
根据示踪的目的和对象来确定需作那些生物学项目的检查。这一检查的目的主要是确定标记化合物的一些生物特性(如旋光性、生物活性等) 与原化合物有无差别。一个新的标记化合物用于人体前，必须在动物体内作下列检查：安全实验体内分布实验临床模拟实验
本章结束
③次级分解
标记化合物周围的介质分子，由于吸收射线的能且而被激发或电离，进而生成一系列自由基、激活的离于或分子。它们再与标记化合物作用，使分子断键而分解。次级分解常常是标记化合物自辐解的主要因素。由次级分解所产生的杂质亦是多种多样的。
标记化合物除自辐解外，还有化学分解。对生物标记化合物还有细菌、微生物所引起的生物分解。因此，在制备、使用和储存时，均应注意标记化合物的分解。目前常用以下方法来减少标记化合物的分解： ①降低标记化合物的比活度 ②加入自由基的消除剂 ③调节储存温度
C－H
C－I C－SH
3H
C－3H C－131I C－35SH
+
131I 35S
氚气曝射交换法
3H
2
3.生物合成法
生物合成法是利用动植物、藻类、微生物或菌类的生理代谢过程，将示踪原子引入需标记的化合物分子中。整个生物合成过程大体上分成四步：(1)把示踪原子或简单的标记化合物引入活的生物体内； (2)控制适宜生物体代谢的条件，在生理代谢过程中，示踪原于经一系列复杂的生物化学过程后，标记到所需的分子上； (3)将上述生物体转化成某种需要的化学形式，以便进行分离、纯化，或用其它标记化合物制备的方法作进一步合成；(4)进行分离和纯化，将所需的标记化合物同生物体分开。
（2）标记化合物的同位素效应与自辐解同位素效应（isotope effects）:是由质量或自旋等核性质的不同而造成同一元素的同位素原子（或分子）之间物理（如扩散、迁移、光谱学）和化学性质（如热力学、动力学、生物化学）有差异的现象。
不能忽略因同位素效应引起标记化合物与原化合物之间产生性质上的差异。对3H或14C这类轻核所标记的化合物，同位素效应更为明显。
自辐解/辐射自分解（self-radiolysis）
自辐解包括：初级内分解、初级外分解和次级分解。 ①初级内分解
它是由标记化合物中放射性核素衰变所造成。核衰变结果产生含有子核的放射性或稳定的杂质。
②初级外分解
它是由标记的放射性核素放出的射线与标记化合物分子作用，造成化学键的断裂，产生放射性或稳定的杂质。初级外分解的程度，取决于标记化合物在介质中的分散程度、它的比活度和发射出射线的类型和能量。
⑤多重标记化合物——在化合物分子中引入一种示踪核素的两个或多个原子； ⑥混合标记化合物/多标记化合物——在化合物分子中引入两种或两种以上示踪核素的原子； ⑦“外来”标记化合物——将其他标记基团连接到所研究的分子上。
定位标记化合物的符号以“S”表示，名称中要注明示踪原子的名称、标记的位置与数目。
放射化学基础
教师：刘晓辉
成都理工大学核技术与自动化工程学院
第6章标记化合物
自1912年G．Hevesy和F．Paneth将放射性核素作为示踪剂以来，示踪技术已成为目前科学研究的重要手段之一。特别在生物学、医学和农业科学等领域中，已得到了广泛的应用。 20世纪40年代后期，由于反应堆和加速器的出现，可实现人工放射性核素的大规模生产，这为制备放射性标记化合物提供了条件。采用放射性标记化合物进行示踪，具有方法简便、易于追踪、准确性和灵敏度高等特点，因而，在示踪技术中至今它仍占有主导地位。

产率（放化产率）和产物比活度应尽量高遵循的基本原则合成方法的确定应根据适当的放射性原料进行合理设计应尽量将放射性原料在一系列反应中比较靠后的一步引入应注意放射性原子在标记化合物的位置
Ba14CO3 BaN14CN
（氰氨基钡）
14CH 14CH 3OH 14CO 2
Ba14C2
4. 热原子标记法
利用核反应生成的放射性核，具有一定的反冲能，足够使其脱离原来的分子。随后它能以多种方式和周围的分子作用，形成标记化合物。热原子标记法是一种非定位标记法，对于那些合成困难或者接收率很低的标记化合物（如糖类），可考虑采用该方法。此外，由于热原子可参与许多化学反应，反应产物组成复杂，将所需的标记化合物从反应体系中分离出来并加以纯化很困难。
同位素（组成）改变的化合物（isotopically modified compound ）：指该化合物的组成元素中至少有一种元素的同位素组成与该元素的天然同位素组成有可测量的差别。同位素（组成）改变的化合物可分为两类：（1）同位素取代化合物（ isotopically substituted compound ） :指化合物所有分子在分子中特点位置上只有指定的核素，而分子的其它位置上的同位素组成与天然组成相同。其分子式特定位置上需写出核素的质量数，其余位置按照通常方式写，如14CH4、 CH3— CH2H—OH等。
近年来，快速制备方法与快速分离技术的发展，使制备短半衰期放射性标记化合物也成为可能。例如，为满足医学研究和临床上的需要，短半衰期的11C、13N、15O、18F、67Ga、 77Br、111In及123I等核素所制备的标记化合物的品种和数量已愈来愈多。此外，生产稳定核素的方法不断改进，有效测定稳定核素的质谱仪和核磁共振谱仪技术的发展，以及某些元素缺少合适的放射性核素进行示踪等原因，使稳定同位素标记化合物又重新引起人们的重视。目前常用的稳定同位素标记化台物是由2H、13C、15N、17、 18O、33、34S等示踪原于所标记的。
14CH≡CH
K14CN H14COOH
3I
R14COOH
14CO
2
RMgBr 格式试剂
K14CN
R14COOH
CH3CHO 乙醛
CH3 NH2
CH14CN
H2 O
CH3CH14COOH NH2
14C-丙氨酸
2. 同位素交换法
利用两种不同分子中同一元素的同位素交换过程，把示踪原于引入欲标记的化合物分子上，是同位素交换法制备标记化合物的基本原理。同位素交换法是目前制备氚标记化合物的重要方法，它亦用于放射性碘、硫、磷标记化合物的合成。同位素交换法的优点是方法简便，对复杂的或难以用化学合戊法制备的标记化合物，具有实用的意义。它的缺点是标记位置不易确定，产品的比活度低，副产品的种类和数量较多，造成对产品分离和纯化的困难。
第2节标记化合物的制备
1. 化学合成法
化学合成法是目前制备各种标记化合物最常用和最重要的方法。此法的优点是产品纯度高，并有较好的重复性。对产品种类、产量和定位标记等要求均有较好的适应性。其缺点是流程长、步骤多，生产设备复杂和产率较低。
只能选用简单的放射性原料, Ba14CO3 、3H2、 Na125I、H235SO4等；需要微量合成装置及分离纯化技术预先进行冷试验
3.生物鉴定
用于生物示踪，特别是用于医学方面的标记化合物，不仅关系到疗效，还会影响人的安危。故在使用前，必须进行生物鉴定。生物稳定性的鉴定指在储存过程中，标记化合物是否因细菌等微生物、化学物质等因素的影响，使其减弱或消失某些生物特性。因此，在使用前需经生物稳定性的鉴定，判断该标记化合物是否还有示踪效能。无菌无热源鉴定指标记化合物的灭菌是否完全，有无热源。热源是指某些微生物的尸体或微生物的代谢产物(其主要成分是多糖体)。若将它和标记化合物一起引入体内，则会出现发热(或发冷)、恶心、呕吐、关节痛等症状。热源检查方法是将一定剂量的标记化合物，注入家兔的耳缘静脉，在规定时间内观察体温变化情况，以判断有无热源存在。
14C-果糖
水解
14C-多糖 14CO 2 14C-葡萄糖
小球藻
光照
14C-蛋白质
水解
14C-L-氨基酸（16种）
14C
– AcOEt
（乙酸乙酯）
肝组织甲状腺叶子
14C
– 胆固醇