核化学与放射化学复习资料.docx

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核化学与放射化学复习资料

集团标准化工作小组[Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]

核化学与放射化学复习资料

名词解释部分（4*5’）

载体：

是以适当的数量载带某种微量物质共同参与某化学或物理过程的另一种物质，载体与被载带物具有相同的化学行为，最终能与放射性物质一起被分离出来；

同位素载体：

稳定同位素的可溶性盐类作载体，分离89Sr、90Sr用SrCl2；137Cs用CsCl，131I用127I，3H用1H等；

非同位素载体：

没有稳定同位素的放射性核素，应用化学性质相似的稳定元素的盐类作载体，分离226Ra加入Ba，147Pm-Nd（NO3）3；99Tc-NH4ReO4。

反载体：

指在分离过程中，为了减少一种放射性核素对其他放射性核素的污染而加入的该种放射性核素的同位素载体。

同位素反载体：

如，在分离90Sr时，容易受到144Ce的污染，去污因数仅为13，但若加入一定量的稳定同位素Ce（Ⅲ）作为反载体后，去污因数可提高到9000

用MnO2从95Zr-95Nb体系中吸附95Nb时，加入稳定的Zr；

非同位素反载体：

如，在分析239Pu的裂变产物时，239Np对分离出的裂变产物会产生污染，加入与Np价态相同的Ce（Ⅳ）盐作为反载体，可明显降低Np的污染

核素：

具有相同的质子数Z、相同的中子数N、处于相同的能量状态且寿命可测的一类原子。

同位素：

质子数相同、中子数不同的两个或多个核素。

同质异能素：

处于不同的能量状态且其寿命可以用仪器测量的同一种原子核。

同质异位素：

质量数相同、质子数不同的核素。

同中子异荷素：

中子数相同、质子数不同的核素。

等超额中子素：

核中超额中子数（N-Z）相同的核素。

镜像素：

若两个核素的Z、N和A之间存在关系是Z1=N2,Z2=N1,A1=A2。

电离：

具有一定动能的带电粒子与原子的轨道电子发生库仑作用时，把本身的部分能量传递给轨道电子如果轨道电子获得的动能足以克服原子核的束缚，逃出原子壳层而成为自由电子，这样过程叫电离。

轫致辐射：

入射带电粒子与原子核之间的库仑力作用，使入射带电粒子的速度和方向发生变化，伴随着发射电磁辐射。

加速器：

是一种用人工方法获得快速带电离子束的大型试验装置，是研究原子核物理和化学、认识物质深层次结构的重要工具；

粒子加速器的结构：

粒子源，用以提供所需加速的粒子，如：

电子、正电子、质子、反质子以及重离子等等。

真空加速室，其中有一定形态的加速电场，并且为了使粒子在不受空气分子散射的条件下加速，整个系统放在真空度极高的真空室内。

导引、聚焦系统，用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的粒子束，使之沿预定轨道接受电场的加速

束流输运与分析系统，由真空管道，电磁透镜、弯转磁铁和电磁场分析器等组成，用来在粒子源与加速器之间或加速器与靶室之间输运并分析带电粒子束

此外，还有各种束流监测系统，诊断装置、电磁场控制装置、真空设备等辅助系统。

分类：

静电加速器；直线加速器；回旋加速器；电子感应加速器；同步回旋加速器；

对撞机

核反应堆：

是一个能维持和控制核裂变链式反应或核聚变反应，从而实现核能-

热能转换的装置。

反应堆的分类

按能谱分有由热能中子和快速中子引起裂变的热堆和快堆；按冷却剂分有轻水堆（即普通水堆）、重水堆、气冷堆和钠冷堆，其中轻水堆又包括压水堆和沸水堆两种；按用途分有研究实验堆、生产堆和动力反应堆等。

三大天然放射系

铀系（4n+2系）：

母体238U，T1/2，×109a

锕系（4n+3系）：

母体235U，T1/2，×108a

钍系（4n系）：

母体232Th，T1/2，×1010a

人工放射系

镎系（4n+1系）：

母体237Np，T1/2，×106a

地球年龄：

约×109a

放射系名称

起始核素

终止核素

衰变次数

αβ

衰变链中的射气

U系

238U

206Pb

86

222Rn

Ac系

235U

207Pb

74

219Rn

Th系

232Th

208Pb

64

220Rn

Np系

237Np

209Bi

74

无射气存在

放射性核素纯度：

放射性核素纯度也称放射性纯度，指在含有某种特定放射性核素的物质中，该核素的放射性活度对物质中总放射性活度的比值。

（该物质中可能有多种放射性核素，放射性核素纯度只与其中放射性杂质的量有关，而与非放射性杂质的量无关）

放射化学纯度：

简称放化纯度，指在一种放射性样品中，以某种特定的化学形态存在的放射性核素占总的该放射性核素的百分数（该物质中可能有多种放射性核素，只针对某一种放射性核素而言）。

质量亏损：

组成原子核的Z个质子和（A-Z）个中子的质量和与该原子核的质量m（Z,A）之差称为质量亏损；用m（Z,A）表示m（Z,A）=Zmp+（A-Z）mn-m（Z,A）=ZMH+（A-Z）mn-M（Z,A）。

质量过剩：

以原子质量单位表示的原子质量M（Z,A）与原子核的质量数A之差称为质量过剩，用表示=M（Z,A）-A。

半衰期：

放射性原子核的数目因衰变减小到原来核数的一半所需要的时间。

放射性衰变服从指数衰减规律：

放射性活度：

放射性样品单位时间内发生衰变的原子核数。

以A表示。

单位：

贝可勒尔（Bq）：

1Bq=每秒1次核衰变

居里（Ci）:

1Ci=×1010次衰变/s

衰变模式：

α衰变：

α衰变时，放射性母体同位素（X）放出α粒子（实际为氦原子核）而转变为另一个新的子体核素（Y）:

β衰变：

是指原子核自发地放射出β粒子（电子或正电子）或俘获一个轨道电子而发生的核内核子之间相互转化的过程。

γ衰变：

是指从原子核内部放出的一种电磁辐射，它一般是伴随着α或β衰变产生的.原子核通过γ衰变从能量较高的激发状态跃迁到较低能量状态（基态）.

配平：

（10*1’）

三个天然放射系（配平题可能会涉及后的元素符号书写）P247~P249

P279有元素周期表

计算题：

（6*10’）

1.结合能：

由Z个质子和N个中子结合成质量数为A=Z+N的原子核时，所释放的能量称为该原子核的结合能，以B（Z,A）表示

B（Z,A）=m（Z,A）c2

已知：

原子量、质子、中子量

2.求放射性核素的活度比S0：

也称为比放射性，指放射源的放射性活度与其质量之比，即单位质量（通常用重量表示）产品中所含某种核素的放射性活度。

式中：

A，mA分别是物质中某种放射性核素化合物的放射性活度及其质量，m是该物质中稳定核素化合物的质量

通常情况下，mmA，则

已知：

半衰期

3.阈能的计算

核反应：

7Li+p→7Be+

求其阈能

核反应中，若为吸能反应，这时核反应能Q<0，需要提供能量核反应才能进行。

提供方式是由入射粒子携带。

我们将能使核反应发生的最小入射粒子动能定义为：

核反应阈能，以

表示。

根据反应阈能的定义：

已知：

核反应方程的能量

4.入射离子最低能量的计算：

5.洞穴木炭年龄的计算：

在一个洞穴中从灰中找到的木炭，每分钟每克给出14C计数。

计算木炭的年代。

已知从一株活树的外部得来的木材，给出的计数是，14C的半衰期为5730年。

6.给出计数与时间的关系，求半衰期。

用探测仪器测量某放射性物质的放射性活度，测得结果如下:

时间（秒）计数率（秒-1）

0200

1000182

2000162

3000144

4000133

试求该放射性物质的半衰期。

7.分次萃取与一次萃取分别计算萃取率。

萃取相关公式：

萃取次数与相比的选择

进行一次萃取萃取率E1为：

E1=[1-1/（D萃R+1）]×100%

R相比：

有机相与水相的体积比值，R=V有/V水

残留欲萃取物的百分数r1为：

r1=1-E1=[1/（D萃R＋1）]×100%

进行x次萃取，萃取率Ex,总为：

Ex,总=｛1-[1/（D萃R+1）]x｝×100%

残留欲萃取物的百分数rx为：

rx=[1/（D萃R＋1）]x×100%

用10mlCCl4萃取天然水中的微量131I，天然水的体积为10ml，已知131I的D值为85，通过计算比较一次用10mlCCl4进行萃取与10mlCCl4分成两次，每一次5ml进行萃取，其萃取率是否一样

用HDEHP（双（2-乙基己基）磷酸酯）萃取放射性废水中的90Sr时，已知相比R=，D萃为，试求一次萃取的萃取率如果要求90Sr的总萃取率达到%，试计算萃取次数。

8.放射性平衡体系的计算：

已知226Ra的半衰期为1620年，238U的半衰期为×109年。

试问在238U含量为40%的一吨沥青铀矿中226Ra的量应为多少

解答题：

（10`*1）

其他补充：

射线与物质的相互作用章节

同一吸收物质中不同重带电粒子的射程之间的关系

射程与入射粒子质量（惯性）成正比与电荷量的平方成反比。

关于辐射能量损失的几点讨论

辐射损失率：

（1）与带电粒子静止质量m的平方成反比。

所以仅对电子才重点考虑；

（2）与带电粒子的能量E成正比。

即辐射损失率随粒子动能的增加而增加；（3）辐射损失率与吸收物质的NZ2成正比。

所以当吸收材料原子序数大、密度大时，辐射损失大。

关于电离能量损失的几点讨论

电离损失：

（1）与重带电粒子的电荷z2成正比；

（2）与重带电离子的速度的平方近似成反比；（3）与物质单位体积中电子密度ZNA/MA成反比。

物质的额密度越大，Z越大，带电粒子的电离损失愈大。

辐射防护章节

吸收剂量：

是单位质量的物质所吸收的辐射能量，它是辐射防护的中最基本的量，它适合于任何能量、任何种类的电离辐射及任何受照射物质。

吸收剂量率：

当量剂量，根据放射生物学的资料、外部辐射场的类型或体内沉淀的放射性核素发射的辐射类型和品质，确定一个辐射权重因子WR，器官或组织中的当量剂量率HT,R定义为辐射R的辐射权重因子WR与DT,R的乘积，即

当量剂量率类似吸收剂量率。

有效剂量率：

为了使单个器官和组织受照射所致的随机性效应的发生率与全身均匀照射所致的随机性效应联系起来，分别给予每个器官和组织T的当量剂量一个权重因子WT表示，所有的组织权重因子WT之和等于1。

待积当量剂量：

待积有效剂量：

辐射防护三原则：

辐射实践的正当性；辐射防护与安全的最优化；剂量限值和潜在照射危险限值。

辐射防护的一般方法：

控制受照射时间；增大与辐射源的距离；屏蔽

辐射探测章节

气体探测器以气体为探测介质。

入射粒子使气体电离产生电子-正离子对；电子和正离子对在电场中迁移产生电信号。

电离电流-电压曲线分为以下几个区：

线性区；电离室区；正比区；转变区（有限正比区）；G-M区；连续放电区。

依据工作条件不同，气体探测器分为：

电离室：

一种是记录单个辐射粒子的脉冲电离室，主要用于测量带电粒子的能量和强度；另一种是记录大量辐射粒子的平均效应，包括测量电离电流的电流电离室和测定给定时间内的电离电荷的累积电离室，主要用于测量X，，和中子辐射的注量率和剂量率。

正比计数器：

工作于电离电流-电压曲线的正比区。

盖革-弥勒（G-M）计数器：

工作于G-M区，它的灵敏度高，输出脉冲的幅度大且与入射粒子种类和能量无关。

和其他探测器。

核反应章节

核反应的表示：

用粒子a轰击原子核A生成原子核B并发射粒子b的反应可表示为：

一般称为A为靶核，a为入射粒子、轰击粒子或弹核，B为剩余核或产物核，b为出射粒子。

上述反应可以简写成：

A（a,b）B

核反应中的守恒定律

质量数守恒；电荷数守恒；能量守恒；动量守恒；角动量守恒；宇称守恒。

分离沉淀章节

共沉淀分离法是利用溶液中某一常量组分（载体）形成沉淀时，将共存于溶液中的某一或若干微量组分一起沉淀下来的方法。

共沉淀的机制主要有形成混晶、表面吸附及生成化合物等。

溶液萃取是将一种包含萃取剂及稀释剂的有机相，与含一种或几种溶质的水溶液相混合，当两相不混合或混合程度不大时，一种或若干种溶质进入有机相的过程（稀释剂用于改善有机相的某些物理性质，有利于两相流动的分开。

有时候在有机相中另添加一种有机试剂，称为添加剂，用于消除某些萃取过程中形成的第三相，印制乳化现象）。

核分析技术章节

活化分析的两个假设：

靶核数目基本不变；已活化核素只发生衰变。

中子活化分析分类：

热中子活化分析；超热中子活化分析；快中子活化分析；放射化学中子活化分析（经化学处理后，提高对待分析元素的灵敏度和选择性）等。

优点：

灵敏度高；准确度高，精密性好；多元素分析能力；不需溶液，无试剂空白；可实现非破坏分析；机体效应小；可实现活体分析。

缺点：

分析的灵敏度因元素而异；由于核衰变及其计数的统计性，致使中子活化分析存在独特的分析误差；用于中子活化分析的设备比较复杂，价格较贵，照射装置不易获得；一般来说，给出分析结果的时间比较长。

原子核的性质章节

原子核半径计算：

。

对于电荷分布半径，；对于核力作用半径，。

注：

1fm=10-15m