放射化學

放射化學

放射化學是研究放射性物質,及與原子核轉變過程相關的化學問題的化學分支學科。放射化學與原子核物理對應地關聯和交織在一起,成為核科學技術的兩個兄弟學科。

  • 中文名稱
    放射化學
  • 年    代
    60年代
  • 性    質
    化學
  • 世    紀
    20世紀

簡介

放射化學主要研究放射性核素的製備、分離、純化、鑒定和它們在極低濃度時的化學狀態、核轉變產物的性質和行為,以及放射性核素在各學科領域中的套用等。20世紀60年代以來,放射化學主要圍繞核能的開發、生產、套用以及隨之而來的環境等問題,開展基礎性、開發性和套用性的研究。

歷史起源

放射化學在中國的發展始于1924年,居裏夫人的中國學生鄭大章,自巴黎鐳研究所居裏實驗室為祖國第一次帶回了放射化學,在當時的國立北平研究院建立了中國的鐳學研究所。鄭大章等人研究鏷及鈾系放射化學,初步取得了一批成果。1937年由于日本軍國主義侵佔華北,北平研究院被迫南遷,顛沛流離,放射化學的研究工作遂告中斷。

1949年中華人民共和國成立,中國的放射化學獲得了巨大的發展。從50年代中期開始,隨著核能事業的發展,放射化學作為一門基礎學科得到了相應的發展。三十多年來,特別是圍繞核燃料的生產和回收、放射性核素的製備和套用、錒系元素化學、核化學放射性廢物的處理及其綜合利用、放射分析化學以及輻射化學等領域都取得了豐碩成果。1964年10月核子彈和1967年6月氫彈的試爆成功,反映了中國核科學技術達到了較高的水準。

放射化學這一名稱是由卡麥隆在1910年提出的。他指出放射化學的任務是研究放射性元素及其衰變產物的化學性質和屬性,這一定義反映了放射化學發展初期的研究對象和內容。隨著人工放射性原子核裂變的發現、反應堆和高能加速器的建立等,對放射化學的發展有深遠的影響,使放射化學的內容不斷充實和發展。

近代放射化學主要研究天然放射性元素人工放射性元素的化學性質和核性質,其提取及製備、純化的化學過程和工藝,重點是核燃料鈾、鈈、釷,超鈾元素及裂片元素;研究原子核的性質、結構、核反應和核衰變的規律,以及這些研究成果的套用;研究放射性物質的分離、分析以及核技術在分析化學中的套用;研究放射性核素及其標記化合物和輻射源的製備,及其在工業、農業、科學研究、醫學等領域中的套用。重點是用反應堆和加速器生產各種高比活度或無載體的放射性核素和輻射源。

理化特徵

學科特點

放射化學工作的對象是放射性物質,需要充分利用探測放射性的現代技術,故具有一般化學所沒有的許多特點。

首先,放射化學的靈敏度極高,可以探測到幾個原子的質量;其次是容易鑒別,每種放射性核素除可以普通化學性質識別外,還可以其獨特的發射粒子的性質、能量、半衰期以及衰變的母子關系等進行鑒別;另外可以利用放射性物質與其穩定同位素的化學性質極為相似的特點,隨時跟蹤放射性物質的動向,對化學過程中的有關環節進行觀察、研究。

放射性核衰變中發出各種射線的能量遠大于環境物質的化學結合能,致使所研究的體系產生一系列輻射分解-化合、輻射氧化-還原、輻射催化、發熱發光及生物化學變化等輻射效應。在強放射性體系中,輻射效應導致的化學物質變化甚為顯著。

多數放射化學操作中,放射性核素的濃度極低,離子間的荷電性質相應突出,容易形成放射性膠體或氣溶膠,彌散或附著于環境化學物質上。所以操作超過國家規定允許劑量的放射性物質時,需要採取特殊的放射化學技術。

防護措施

為防止放射性氣體微粒進入人體,產生內照射,應在工作箱中進行放射化學操作。箱內外加適當禁止,使射線對人體的外照射在允許劑量以下;為減少外照射,套用特製工具。如用機械手以代替手直接觸及放射性容器,用移液管轉移溶液,用離心管分離沉淀,使用吸附放射性物質比玻璃少的石英器皿。強放射性物質的溶液或半幹燥固體因輻射分解水而發生爆炸性氣體,應更加註意。

學科相關

學科誕生

1896年倫琴發現X射線。同年貝克勒爾研究 X光管的玻璃發生熒光的原因,用硫酸鈾酰鉀晶體作熒光粉時,發現用黑紙包裹的感光板受不發光也不放電的鈾鹽作用而感光,其中以金屬鈾的感光作用最強。貝克勒爾稱之為鈾光,從而發現了放射性現象。

1898年居裏夫婦為了尋找放射性的來源,創製了測量放射性的專門儀器,測量各種物質的放射性,發現有些鈾礦物及釷礦物的放射性比純鈾或純釷強,認為在這些礦物中含有量很少、但放射性很強的物質。他們套用化學分析分離原理結合放射性測量的新工作方法,相繼發現釙和鐳,從而誕生了一門新學科--放射化學。

學科發展

1903年盧瑟福和索迪確定每種物質的放射性按指數關系而衰變的規律。1910年索迪、法揚斯同時發現放射性元素位移規律,提出同位素的概念。1912年赫維西等用20種化學方法嘗試從鉛中分離鐳D(即鉛210),未獲成功,繼而提出以鐳D指示鉛,成功地研究了鉛在多種化學反應中的行為,從而創立了放射性示蹤原子法,套用放射化學開始得到發展。

1934年小居裏夫婦用釙的α粒子轟擊鋁,並利用化學原理及方法獲得放射性磷30,發明了人工放射性。這是人類首次利用外加影響引起原子核的變化而產生放射性,是20世紀最重要的發明之一。同年,齊拉特等發現原子核在俘獲中子生成放射性新核索時,由于反沖效應導致一系列化學變化,後來發展為熱原子化學。

學科貢獻

1938年哈恩等在研究鈾受中子輻照後的產物時,用化學方法發現和證明了鈾核裂變現象。為人類開發利用核能開闢了道路,這是放射化學對核科學技術發展的巨大貢獻。

1940年麥克米倫等發現超鈾元素鎿;西博格等發現鈈,1944年提出錒系元素理論。1942年費密等建成第一座核反應堆,第一次實現受控鏈式裂變核反應,標志著人類進入利用核能的時代,核科學技術從此得到迅速發展。

隨著核武器、核電站、核艦艇以及其他核動力裝置的研製成功,使核燃料的生產和回收、裂變產物的分離等放射化學工作得到巨大發展,促進了放射性核索性質的深入研究及其在工農業、科學研究及醫葯衛生等領域中的廣泛套用,豐富了放射化學的內容,使它發展成為一門具有獨特研究目的和方法的學科。

相關詞條

相關搜尋

其它詞條