第19章  放射化學(xué)和核化學(xué)

1、第第19章章 放射化學(xué)和核化學(xué)放射化學(xué)和核化學(xué) 一、放射化學(xué)的開(kāi)端一、放射化學(xué)的開(kāi)端 二、同位素問(wèn)題二、同位素問(wèn)題三、核蛻變?nèi)⒑送懽?四、人工放射性四、人工放射性 五、中子引起人工放射石油化工五、中子引起人工放射石油化工 六、核裂變的發(fā)現(xiàn)六、核裂變的發(fā)現(xiàn) 七、鈾的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和原子能的開(kāi)發(fā)七、鈾的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和原子能的開(kāi)發(fā) 八、超鈾元素八、超鈾元素 九、放射性藥物化學(xué)九、放射性藥物化學(xué)十、放射化學(xué)和核化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)十、放射化學(xué)和核化學(xué)發(fā)展趨勢(shì) 一、放射化學(xué)的開(kāi)端一、放射化學(xué)的開(kāi)端 1896年，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾鹽有放射性， 1898年GC施密特發(fā)現(xiàn)釷鹽也有放射性。 居里夫婦于1898年12月26日在巴黎發(fā)

2、現(xiàn)了鐳 1899年德比爾納發(fā)現(xiàn)了錒， 1901年AW霍夫曼和施特勞斯發(fā)現(xiàn)了放射性鉛， 1902年吉塞爾發(fā)現(xiàn)了鐳射氣（Rn）， 1903年馬爾克沃德發(fā)現(xiàn)了放射性碲， 1906年博爾特伍德（Bertram Borden Boltwood，18701927）發(fā)現(xiàn)了放射性釷（錒）， 19061907年哈恩發(fā)現(xiàn)了放射性錒和新釷。 1903年魯迅在說(shuō)鈤說(shuō) “自X射線之研究，而得鈤線；由鈤線之研究，而生電子說(shuō)。由是而關(guān)于物質(zhì)之觀念倏一震動(dòng)，生大變象。最大涅伏，吐故納新。敗果既落，新葩欲吐，雖曰古籬夫人之偉功，而終當(dāng)脫冠以謝19世紀(jì)末X射線發(fā)現(xiàn)者林達(dá)根氏。” 古籬夫人即居里夫人 “林達(dá)根”今譯為倫琴。同位素

3、1914年索迪把具有不同重量但在周期表中占有同一位置的原子叫同位素。一種元素的各同位素形成同位素組，它們具有相同的最重要的光譜學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，只是原子量各不相同。 索迪與盧瑟福共同確認(rèn)，放射性元素可以經(jīng)過(guò)一系列步驟轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌亍?索迪確定一些新元素變種是鐳、釷和鈾蛻變產(chǎn)物。鐳D和釷C事實(shí)上都是鉛的同位素。 鐳D具有半衰期24年，原子量210 釷C具有半衰期87分，原子量212。 索迪（Soddy，F(xiàn)rederick，18771966）英國(guó)化學(xué)家。提出了同位素概念和放射性元素的位移規(guī)則。1921年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。著有放射性元素化學(xué)原子能史等書(shū)。 用的位移定律來(lái)解釋原子的嬗變: 每放出一個(gè)粒子

4、即含有兩個(gè)質(zhì)子和兩中子的氦核就降低兩個(gè)原子序，而每放出一個(gè)粒子即電子，就升高一個(gè)原子序。 核蛻變核蛻變 盧瑟福發(fā)表粒子與氫原子的碰撞： “難以回避的結(jié)論是，粒子與氮?dú)馀鲎埠螽a(chǎn)生的這些長(zhǎng)射程的原子不是氮原子而可能是氫原子若果真如此，結(jié)論必定是，氮原子在與高速粒子的緊密碰撞中所產(chǎn)生的強(qiáng)力下蛻變了。釋放的氫原子是構(gòu)成氮核的一個(gè)組成部分?？偟恼f(shuō)來(lái)，這些結(jié)果意味著假使用于實(shí)驗(yàn)的粒子或其它相類似的粒子能量再大些的話，我們就可望轟碎許多較輕的原子核?！焙送懽兒送懽?盧瑟福把氫核作為基本粒子，命名為質(zhì)子 質(zhì)子轟擊氧化鋰 高能質(zhì)子加速器 1932年發(fā)現(xiàn)中子 原子核由中子和質(zhì)子組成，質(zhì)子的數(shù)目即原子核所帶的正電荷

5、數(shù)，或核外電子數(shù)；核中包含的中子數(shù)加質(zhì)子數(shù)目給出元素的原子量。 人工放射性人工放射性 1934年，約里奧居里夫婦用射線打擊鎂、硼、鋁 鋁受射線打擊后放出中子，自己變成磷，磷又不穩(wěn)定，逐漸地蛻變?yōu)榉€(wěn)定的硅核。這種磷是人造出來(lái)的放射性元素，它的半衰期是2.5分鐘。約里奧夫婦1935年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)中子引起人工放射中子引起人工放射 費(fèi)米（Enrico Fermi，19011954） 慢中子的發(fā)現(xiàn)是核能利用的關(guān)鍵 核裂變的發(fā)現(xiàn)核裂變的發(fā)現(xiàn) 約里奧居里夫人和薩維奇合作，用中子打擊鈾或釷可以產(chǎn)生同一種化學(xué)性質(zhì)類似“鑭”（第57號(hào)）的元素R3.5，它放出射線，半衰期為3.5小時(shí)。 哈恩和斯特拉斯曼找到中子打

6、擊鈾能產(chǎn)生化學(xué)性質(zhì)類似“鋇”（第56號(hào)）的元素，它也能放出射線。 核裂變的發(fā)現(xiàn)核裂變的發(fā)現(xiàn) 哈恩：“作為這些研究的結(jié)論是，我們必須更改以前的蛻變方式中所提出到的物質(zhì)的名字，把以前叫做鐳、錒和釷的元素稱為鋇、鑭和鈰。作為接近核物理學(xué)家的核化學(xué)家，我們很不愿意邁出了和所有以前原子核物理學(xué)的經(jīng)驗(yàn)相抵觸的這一步。” 哈恩由于首次發(fā)現(xiàn)核裂變而獲得1944年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)鈾的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和原子能的開(kāi)發(fā)鈾的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和原子能的開(kāi)發(fā) 1939年，的約里奧夫婦和費(fèi)米幾乎同時(shí)探測(cè)鈾裂變時(shí)放出中子。 從裂變到鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，二次中子可用來(lái)產(chǎn)生新的裂變， (1)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以未控制的方式很迅速發(fā)生的話，發(fā)生猛烈的爆炸， (2) 反應(yīng)能

7、加以控制，形成一種穩(wěn)定狀態(tài)，得到一種新的動(dòng)力能源。 超鈾元素超鈾元素 1940年，美國(guó)化學(xué)家西博格（Seaborg，1912）等用回旋加速器加速的氘核轟擊鈾，制出了第94號(hào)元素钚（Pu） 西博格和麥克米倫分享了1951年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 元素的命名元素的命名 1952年發(fā)現(xiàn)了锿（Einsteinium）（原子序數(shù)為99），愛(ài)因斯坦（1955年） 1953年發(fā)現(xiàn)了鐨（Fermium）（原子序數(shù)為100），費(fèi)米（1954年） 1955年，鍆（Mendelevium）( 101號(hào)), 門(mén)捷列夫（Mendelev） Dubnium是以前蘇聯(lián)杜布納聯(lián)合核子研究所所在地Dubna， Hassium是以德國(guó)達(dá)姆斯塔特重離子研究所所在地的州命名， 詞尾的“ium”三個(gè)