核化学与放射化学PPT课件

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暂时平衡
某种放射性核素母体按自身的衰变规律产生子 体核素。若母体的半衰期在有限程度上长于子体的 半衰期，在经过一定的衰变期以后，子体核素的原 子数以一种固定的比值与母体原子数建立平衡的现 象就是暂时平衡
T1＞T2，λ11很长时，在通常的测量时间 内，观察不到母体的放射性活度的变化，称为长期 平衡
个核子所要添加的能量。用于表示原子核结合松紧 程度。
将结合能B( Z,A)除以核子数A，所得的商ε
B(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
表示方法： T1 2
放射性衰变服从指数衰减规律
N＝ N 0et
式中：N0为t＝0时母体同位素的原子数； N为时间t时存在的母体同位素的原子数； e为自然底数，e=2.71828; λ为衰变常数，它表示一个放射性原子核在单位时间内衰变的概率.
核化学与放射化学
复习
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放射化学：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
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放射化学的特点
1、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。 2、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。 3、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。
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放射性衰变规律
放射性同位素不管其衰变方式如何，它 们的数量随时间的减小都服从于指数定律：
N=N0e-λt
式中：N0为t＝0时母体同位素的原子数；
N为时间t时存在的母体同位素的原子数；
e为自然底数，e=2.71828;
λ为衰变常数，它表示一个放射性原子核在
单位时间内衰变的概率.
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放射性衰变系列
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放射性活度及其单位
定义：
放射性样品 单位时间内发生衰变的原子核数。以 A表示。
A dN dt
单位：贝可勒尔（Bq）：1Bq=每秒1次核衰变 居里（Ci）: 1Ci=3.7×1010次衰变/s
放射性活度是指单位时间发生衰变的原子核数目，而 不是放射源发出的粒子数目。
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放射性平衡
在递次衰变中，如果母体的半衰期比任何一代 子体都长，从纯母体出发，经过足够长(5～10倍于 最长子体半衰期)时间以后，母体的原子数(或放射 性活度)与子体的原子数(或放射性活度)之比不随时 间变化，称在该母子体之间达到了放射性平衡，又 称久期平衡。
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同位素：质子数相同、中子数不同的两个或多 个核素。
1 1
H
0
(氕）
2 1
H1
(氘,
D)
13H 2 (氚,T )
U 233
92 141
U 235
92 143
U 238
92 146
➢ 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
99 mTc和99 Tc
124m1 Sb、124m2 Sb等
•
=M(Z,A)-A
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原子核的结合能：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
Zp NnZAX N B(Z , A)
B(Z,A)=m(Z,A)c2
比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值 亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每
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原子核反应
入射粒子（或原子核）与原子核（靶核）碰 撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程
原子核衰变 原子核自发射出某种粒子而变为另一种
核的过程
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核反应的一般表达式： A a , b 1 , b 2 , b 3 ,... B
或： a A B b1 b2
T1＜ T2，λ1＞λ2
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✓ 长期平衡: T1>>T2，λ1<<λ2
1N 1 2 N 2
A1 A2
例： 有一铀矿样品，测得其中含238U1g，含 226Ra3.59×10-7 g，问该矿石中铀与镭是否平衡？
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放射性衰变类型
根据原子核中放出的射线的种类，可 将放射性衰变分为以下几种类型：
1.α衰变 α衰变时，放射性母体同位素(X)放出α粒
T1＞＞ T2，λ1 ＜＜λ2
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不成平衡
当母体的半衰期T1小于子体的半衰期T2时，或者λ1 ＞λ2，母体以自己的半衰期衰减，子体则从零开始生长， 达到极大值后以慢于母体的速度衰减，待时间足够长[t ＞（7-10）T1]，母体衰变殆尽，子体以其自身的半衰 期衰减。整个过程母、子体的放射性活度之比一直在变 化，不存在任何放射性平衡称为长期平衡。
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3. γ衰变
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).
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4.电子俘获衰变（EC）
原子核从核外电子壳层中俘获电子而发 生的放射性衰变叫电子俘获衰变.
母体通过从核外俘获电子而使核内的一 个质子转变为中子和中微子.
在已知的天然放射性同位素中，原子序数大于 82的放射性同位素可组成三个天然放射性衰变系列.
根据其母体同位素，可分别称为238U衰变系列 (铀系)、235U(锕铀系)和232Th(钍系).人工放射性同 位素发展后，又发现237Np衰变系列(镎系).它们的 基本特征是，在同一个衰变系列中，母体与子体同 位素的原子量之差为4的倍数
子(实际为氦原子核)而转变为另一个新的子 体核素(Y):
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2. β衰变
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。
原子核从核外的电子壳层中俘获一个轨道 电子的过程称轨道电子俘获（Electron
capture decay (EC, or e)）（K俘获、L俘获）
➢ 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)
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质量过剩(Mass excess)
➢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