成都理工大学刘晓辉老师放射化学基础-第1章

（2）发展阶段
1932年，查德维克(Chadwick) 首先发现中子。
（2）发展阶段
人工核反应与人工放射性元素的发现
The Nobel Prize in Chemistry 1944
Fission of Uranium
1939年，德国科学家奥托· 哈恩和他的助手在法 国科学家约里奥－居里夫妇的实验基础上，发
第3节 放射化学的特点
放射性： 在涉及放化操作的整个过程中，放射性一直存在，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断地衰变，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（g、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。
药物、脑显像药物；

为核医学对各种脏器多种疾病的诊断和治疗, 以
及为研究人体的体内动态生理活动提供药物。
（5）放射分析化学 （Radioanalytical Chemistry）
研究放射性物质的分离分析方法以及核技术 在分析中的应用。

突出成功的分析方法是中子活化分析； 带电粒子激发X荧光分析及其微区扫描； 同位素稀释法； 加速器质谱分析等。
第4节 放射化学的展望
用重离子核反应合成新元素，扩展元素周期表
与生物医学的结合，发展是核药物化学 在放射分析化学领域中，重视中子活化分析 与环境保护事业密切相关的，防止放射性对环境的
污染研究
本章结束
核转变。他用α粒子去轰击氮，将氮转变为氧。以
后几年里，又实现了几十种其它轻元素的核反应。 这一伟大发现导致了当前有2800多种核素被发现。
（2）发展阶段
1932年，J.Chadwick 发现中子 1934年，I.Curie 和 F. Curie 首次获得了人工放射性核素 1939年，O.Hahn 发现原子核裂变现象 1942年，E.Fermi设计出第一座核反应堆

The branch of chemistry dealing with radioactive phenomena. (From Webster’s New World Dictionary, Third College Edition,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。

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。
放射性示踪现象 ，创 立了示踪原子法。
The Father of Nuclear Medicine
（3）近代阶段
背景回顾
这是美国对日本投掷的两颗原子弹
满 目 疮 痍
原子弹爆炸

1949-9-22 1952-1-3
原苏联第一颗原子弹 英国第一颗原子弹


1952-10-31 美国第一颗氢弹
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
我国放射化学发展历程

中国最早从事放射化学研究的人 ——郑大章 （1904～1941 ）——居里夫人的第一位中国留学 生。
郑大章1922年考入法国巴黎大学理学院，取得学 士学位后，成为居里夫人的研究生。1933年获得 法国国家理化学博士。1935年，回国筹建中国镭 学研究所，开展放射化学研究——从大量的铀盐 中分离出放射性很强的β源。 ——中国从事放射化学研究第一人
1953-8 原苏联第一颗氢弹
1960-2-13
法国第一颗原子弹
1964-10-16 中国第一颗原子弹（2万吨TNT） 1967-6-17 中国第一颗氢弹
（3）近代阶段
蘑菇云
1964 年 10月 16 日 15 时 ,中国在本国西部地区爆炸了一颗 原子弹。标志我国第一颗原子弹爆炸成功，举国欢腾。
喜 讯 不 断

1955年，确立发展核武器 1958年，中国科学院原子能研究所正式组建 1959年，北大、复旦、南大、中科大、南开、川 大和兰大等高校纷纷开设有放射化学和核物理两 个专业的系，并正式招生。 目前从事核化学和放射化学研究的相关单位：
中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院、西北核技 术研究所、中国辐射防护研究院、核工业化工冶金研究院、 中科院高能物理研究所、中科院兰州近代物理研究所、中 科院上海应用物理研究所、中科院合肥等离子体研究所、 海军核化研究所、中国西南工程物理研究院、等
（6）同位素生产及标记化合物 （Isotope Production and Labeled Compounds）
用反应堆或加速器生产各种比活度和不加载体的 （或无载体的）放射性核素和放射源；并制备广泛应用 于各个领域的放射性标记化合物。

工业 医疗
（7）环境放射化学 （Environmental Radiochemistry）
（2）放射性元素化学 （Chemistry of Radioelements） 研究天然和人工放射性元素及其化合物的化学 性质、制备方法。

天然放射性元素化学 研究天然放射性元素(U、Th、Ra、Po)的化学性质，以
及有关它们的提炼精制的化学工艺，重点是铀和钍；

人工放射性元素化学 主要研究人工放射性元素的化学性质和核性质 , 以及 它们的分离、纯化和精制的化学过程 , 重点是钚等超 铀元素和主要的裂片元素。
（3）核化学（Nuclear Chemistry）
用各种能量的轻、重粒子引发核反应, 实现原 子核的转变;分离鉴定核反应的产物，并由此探讨 其反应机制。

新元素的合成
244Pu+48Ca289114+3n
（4）核药物化学 （Nuclear Pharmaceutical Chemistry）

合成用于诊断各种疾病的新药物，诸如心肌显像
1896年，法国物理学家贝克勒尔 通过大量实验，发现铀会无休止地放 出看不见的神秘射线，铀所具有的这 种神奇本领，称为放射性。
（1）初期阶段
M. Curie
1898年， 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。
针对环境中的放射性污染, 重点研究与放射性废物 的处理和处置有关的各种化学问题。

利用示踪技术研究污染物质在环境中的迁移和转化问题； 当前在锕系元素和裂变产物的核素迁移方面进行着大量 的工作。
辐射化学与放射化学的区别： 放射化学侧重研究放射性物质的化学性质 和化学行为； 辐射化学主要研究辐射（射线）对物质的 作用。
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 衰变产物的化学性质和属性的一门科学。
目前定义Leabharlann Baidu
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。
氢 弹 爆 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

学科定位
放射化学是近代化 学的一个分支，又是 核科学的一个重要组 成部分。 从它的创立和发展 过程来看，它和原子 核物理以及核工业一 直有着密切的关系。
教育部学科目录
150.5 核化学（无机、 有机、物化、分） 150.501 放射化学 150.502 核反应化学 150.503 裂变化学 150.504 聚变化学 150.505 重离子核化学 150.506 核转变化学 150.507 环境放射化学 150.5099 核化学其他学科
第1节 放射化学的发展历程
（1）初期阶段（1896 - 1931）－ 天然核辐射现象的发 现 （2）发展阶段（1932 - 1942）－人工核反应与人工放
射性元素的发现
（3）近代阶段（1943 - 1969）－ 核反应堆技术应用于 核武器 （4）现代阶段（1970 - 至今）－ 能源的和平利用
（1）初期阶段
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)
1923 年 ， Hevesy 发 现
In 1895, W. Roentgen 在他的实验室首先发 现了X射线。
W. Roentgen Nobel Prize His discovery of the remarkable rays subsequently named after him
（1）初期阶段
H. Becquerel
The discovery of Radioactivity


杨承宗（1911～2011）——郑大章的学生， 1934～1946年，在北平研究院镭学研究所从事放 射化学研究工作，任助理研究员、副研究员。 1947～1951年，在法国巴黎大学镭研究所随伊莱 娜· 约里奥-居里夫人从事放射化学研究，获博士 学位。 1951年回国，在中国科学院近代物理所工作。他 创建了新中国第一个放射化学实验室，成功培养 了新中国第一代放射化学工作者。 1958年调任中国科学技术大学放射化学和辐射化 学系任系主任。 ——新中国放射化学奠基人
分离、提取放射性核素镭的旧作坊
The Nobel Prize in Chemistry 1911
成功发现放射性核素镭和钋，又成功提取了核素镭
（1）初期阶段
1913年，索迪(Soddy)提出 了同位素 (isotope)的概念
（1）初期阶段
1919年，卢瑟福(Rutherford)实现了第一个人工
她在发现了钋和镭元素后才将这一现象 称为放射性 (Radioactivity)。
Discovery of Radium
将沥青铀矿磨碎溶解 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，来确定微量放射性 元素的去向。 巧妙地根据放射性的 行踪来判断该元素的化 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。

肖伦（1911-2000） 1939年毕业于清华大学化学系 1947年入美国伊利诺伊大学攻读放射化学专业 1951年博士学位 1955年回国，先后在中国科学院物理所和原子能 所工作 1956年第一次在中国北京大学开设了放射化学课。 在中国发展原子能事业中，指导了特种军用放射 源和氢弹原料氚的研制和民用放射性同位素的研 究、开发、生产和应用，对原子能的军、民两用 均做出了重要贡献。
放射性和放射性元素的发现
W. Roentgen's discovery of x-rays

1895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, 观察到了荧光现象。
（1）初期阶段
W. Roentgen's discovery of x-rays
现 了核裂变现象。 研 究 发现，当中子撞击铀原
子核时，一个铀核吸收了一个中子可以分裂成 两个较轻的原子核，在这个过程中质量发生亏
损，因而放出很大的能量，并产生两个或三个
新的中子。这就是举世闻名的核裂变反应。 Otto Hahn,Germany
1942年，费米(Fermi)用慢中子轰击U，得到几种β放射性产物。