成都理工大学刘晓辉老师放射化学基础-第1章

实验1：溶剂萃取实验实验目的了解溶剂萃取的基本原理，初步掌握溶剂萃取实验技术。

实验原理萃取操作的进行取决于混合液中溶质向溶剂中的传递，故已属于传质操作。

它所依据的基本原理及混合液中各组分在两液相中的不同溶解度而造成的不同分配。

通常，混合液中被萃取的物质称为溶质（如苯酚），其余部分称为原溶剂，而加入的第三组分（如煤油）称为溶剂或萃取剂。

所选萃取剂的基本条件应对混合液中溶质有尽可能大的溶解度而与原溶剂则不相容或部分互溶。

溶剂通常由萃取剂、稀释剂和改质剂组成。

萃取过程涉及到分配常数、分配比、萃取率和分离因子等基本概念。

在给定的温度下，如果被萃物在两相中分子形式相同，则达到萃取平衡时，被萃物在互不相容的两相中浓度比值为一常数（Nernst 定律）即]/[)]([K d M o M =，下标（o ）表示有机相。

分配比D 定义为有机相中被萃物质总浓度/水相中被萃物质总浓度。

萃取率E 是一个表征萃取难易程度的量，定义为（有机相被萃物质的量/两相中被萃物质的量）×100％。

E 和D 之间存在如下关系：E ＝D/(D+V/V 0) ×100％, V/V 0为水相与有机相体积之比。

分离因子β表示两种物质萃取分离难易程度的实验参数，如A,B 两物质在相同条件下的萃取分配比为DA,DB ，则其分离系数为：B A D D /=ββ等于1时没有分离效果，β愈大于（或小于）1，两物质的分离效果愈好。

但是分离效果的好坏不但与β有关，而且与分配比本身的大小有关。

仪器和用具碱式滴定管，取样器，萃取管，烧杯，离心分离器，多头电磁搅拌器，磁子，分析天平，容量瓶，烧杯试剂纯度大于99％的TBP加氢煤油分析浓纯硝酸酚酞指示剂分析纯NaOH实验步骤1 配制溶液1）称4g NaOH溶于1000ml去离子水配制称0.1mol/L NaOH 溶液，用0.05mol/L 标准苯二酸氢钾溶液标定。

2）用量杯取75.0mLTBP，加入到250ml容量瓶种，然后用加氢煤油洗涤量筒3次，转入容量瓶中，用加氢煤油稀释到刻度，混匀得到萃取溶剂。

第一章 射线探伤的物理基础§1-1 X 射线的产生一、原子和原子结构：原子由原子核与核外飞速旋转的电子组成。

原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。

每个质子和中子质量非常接近均具有一个质量单位。

（以碳质量的121为一个原子质量单位用1“u ”表示）照此规定氢元素的原子量为1，氧元素为16。

原子质量数A=中子数+质子数 质子数=核电荷数=Z=原子序数 质子数=核电荷数=核外电子数=原子 中子数=原子数-质子数（或原子序数） 例：60C06027C27个质子 60-27=33个中子原子序数27，核外电子27个电子质量很小可忽略不记，它等于18371氢原子质量。

二、X 射线的产生1、 X 射线产生的条件：X 射线是由X 射线发生器产生的，X 射线发生器由三部分组成：（即产生X 射线的必要条件） ① 发射电子——灯丝（阴极） ② 加速电子的装置——高压发生器 ③ 受电子轰击的阳极靶——阳极过程：灯丝加热后放出电子，在灯丝与靶之间加几十～几百千伏电压后，电子以很高速度撞击靶面，失去所具有的动能，电子的能量绝大多部分转化为热能，极少部分以X 射线形式辐射出来。

因为带电粒子在加速减速时，必然伴随着电磁辐射的发生。

⑴连续X 射线连续X 射线是高速运动的电子和原子核核外库仑场的作用过程中发射出来的。

① X 射线的性质：X 射线是一种电磁波，具有电磁波的波粒二相性 即：{在极端情况下，电子的能量全部转变为X 射线光电子能量h ν，而大部分电子是经过多次制动，逐步丧失动能的。

这就是使转换过程中发出的电磁辐射具有各种波长。

因此X 射线的波谱是连续分布的，称为连续谱。

② 最短波长λmin 计算：10-6-10-7mmHg玻璃（陶瓷）波的性质:波长与频率的关系：λ=——粒子的性质：粒子的能量 hν Cν λ：波长ν：频率h ：布郎克常数e —电子电量：1.6×10-19λc h eV mV hv E .212====即：λch eV .=λ=Ve ch ..KV4.12min =λÅ ※ 结论：最短波长只与管电压有关，与阳极靶材料无关，与管电流、灯丝电流均无关。

※〈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。

1-1：产生X射线需要哪些条件？产生X射线必须具备三个基本条件：首先应有一个电子源，能根据需要随时提供足够数量的电子。

其次应能够获得高速电子流，这又需要两个条件：其一是有一个高电压产生的强电场，使电子获得很大的动能；其二是有一个高真空度的空间，使电子在高速运动中不受气体分子的阻挡而降低能量，同时，也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。

第三要有一个能够受高速电子撞击而产生X射线的靶。

1-2：影响X射线管有效焦点大小的因素有哪些？影响X射线管有效焦点大小的因素有：靶倾角的大小：靶倾角越小，有效焦点的长度越小，即有效焦点的面积越小。

灯丝长度：缩短灯丝长度，有效焦点越小。

1-3：在X射线管中，若电子到达阳极靶面的速度为1.5x10^8m/s，求连续X射线谱的最短波长和相应的最大光子能量。

Me=Mo/(1-v²/c²) ½ =[9.11x10^(-31)]/[1-(1/2) ²]½=1.052×10^(-30) kgHv=(me .v²)/2=[1.052x10^(-30) x (1.5)x10^8) ²]/2=1.18×10^(-14)J=73.8keVλ(min)=[hc/hv(max)]=0.0169nm1-4：下面有关连续X射线的解释，哪些是正确的？（1）连续X射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果（X）答：连续X射线是高速电子与靶物质原子核发生相互作用的结果（2）连续X射线是高速电子与靶物质的原子核电场相互作用的结果（√）（3）连续X射线的最大能量决定于管电压（√）答：高速电子与靶物质原子核发生相互作用时，一般情况下高速电子的动能一部分用于产生X射线，一部分仍为电子动能；而当高速电子直接撞击原子核时，电子失去所有动能，全部用于产生X射线。

而高速电子的动能的大小正是由管电压决定，所以连续X射线的最大能量决定于管电压（4）连续X射线的最大能量决定于靶物质的原子序数（X）（5）连续X射线的质与管电流无关（X）答：连续X射线的质就是连续X射线光子的能量，而X射线光子的能量是与管电压有关的1-5：下面关于特征X射线的解释，哪些是正确的？（1）特征X射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果（×）解析：如果高速电子没有与靶原子的外层电子作用，而是与内层电子发生作用，就会产生特征辐射，特征辐射的谱是线状的。

放射化学基础放射化学是一门研究原子核发射的能量与其产生的影响的科学，它研究的范围很广，从单个原子核的发射能量到大规模的核反应，再到由此产生的化学物质的耦合。

放射化学的研究对象包括在自然界中广泛存在的各类放射性物质，以及在量子力学中表现为放射性物质的粒子，比如电子、中子和粒子束。

放射化学还研究各种形式的放射能量诸如X射线、射线，以及由它们引起的化学过程。

放射化学的地位在科学界是非常重要的，因为它可以用来解释物质的物理性质，以及原子核反应的实质。

放射能的基本概念放射性核素是由原子核放射出的能量粒子，它们有自己的发射能量，可以发射各种各样的射线，比如α粒子、β粒子、中子和质子等。

这些放射性核素能量粒子可以在空气中传播，并通过化学反应而被物质吸收。

根据其特性，放射性核素可以分为无序放射性核素、放射性核素碎片和放射性元素。

放射能源放射能源有自然界的放射能源和人造的放射能源。

自然界的放射能源包括太阳辐射、地球辐射和核衰变所产生的放射能。

这些自然形成的放射能源被用来研究物质的结构和性质。

人造放射能源也分为无序放射能源和放射性元素。

无序放射能源是由原子核反应生成的，它们有各种形式，比如同位素核素发射出任意类型的射线，或放射性碎片发射出任意类型的射线。

放射性元素是由放射性核素衰变而产生的，它们可以发射α粒子、β粒子或中子。

放射化学的应用放射化学的应用范围很广，比如核反应的研究、核材料的研究、放射安全性的研究、医学诊断、药物合成和药物治疗等。

核反应的研究放射化学用于研究核反应的过程，由于核反应的特殊性，研究它们的反应机理和反应过程非常困难，但是，利用放射化学可以研究核反应的特性，推导出核反应的反应机理，从而对核反应过程有更深入的了解。

核材料的研究核材料需要经过放射化学的研究，因为它们的性质是由它们的原子核组成和发射能量的存在来决定的，放射化学可以研究这些物质的组成、发射能量、耦合等特性，从而帮助我们更好地利用核材料。

放射工作人员培训资料之一第一章X线产生和性质一、X线的产生1、要有一个电子源，能依照需要随时提供足足数量的电子这些电子在电场作用下奔向阳级，便形成电流。

2、要有一个能经受高速电子撞击而产生X线的靶。

3、要有高速电子流，取得高速电子流需具有两个条件，其一是有一个高电压产生的强电场。

其二是有一个真空度较高的空间，以使电子在运动中不受气体分子的阻挡而降低能量，也能爱惜灯丝不致固氧化而被烧毁。

X线产生进程是含少量气体的电离，或是利用热灯丝发射电子产生电子源，当加压于阴阳两级间两头时；以垂直阴级面方向飞去而或为阴级射线，阳级经受阴级射线的撞击而产生X线。

二、X线本质特点X线的本质是一种电磁波，它的波长很短大约与原子间距为同一数量级，介于紫外线与γ射之间，电磁辐射中微波、红外线、可见光等由于光子能量小，不引发物质电离称为非电离辐射，而紫外线、X线和γ射线由于光子能量大，能使物质产生电离，故称为电离辐射。

X线与其它电磁波一样具有波动和微粒的双重性、波动性要紧表此刻以必然的波长和频率在空间传播。

微粒性要紧表现为以光子的形式在辐射和吸收时具有能量、质量和动量。

X线还具有反射、干与、衍射等现象。

三、X线特点1、物理效应①穿透性。

X线的波长短、光子能量大，故穿透物质能力强。

X线穿透性不但与X线波长有关还与物质性质、结构有关。

一样高原了序数物质、密度大，吸收X线多、穿透差、人体骨中钙（原子序数20）较高，属于不透性组织各类软组织（肌肉、软骨，结缔组织和体液原子组成其密度与不相近，属于中性透过性组织脂肪组织，排列稀疏，密度比软组织小，空腔器官含有气体排列稀疏密度更小，透过性好。

②荧光作用。

当X线照射到某些物质（如钙酸鲺、铂氰钡、银激活的硫化锌镉等）能激发出可见的荧光，荧光屏，影象增强器确实是依照这一特性制作的。

③电离作用。

具有足够能量的X线光子不仅能击脱物质原子的轨道电子产生一次电离，离开原子的电子又与其它原子碰撞，还会产生二次电离。