核化学

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提示:本条目的主题不是辐射化学放射化学

核化学英语Nuclear chemistry,又称为核子化學)是研究原子核(稳定性和放射性)的反应、性质、结构、分离、鉴定等的一门学科。例如,研究不同的次原子粒子怎樣共同形成一個原子核以及研究原子核之中的物質究竟是如何變化的。

早期歷史[编辑]

威廉·倫琴發現X射線之後,很多科學家開始研究把放射線離子化。他們的其中之一就是亨利·貝克勒,他研究磷光相片板變黑的關係。當貝克勒(在法國工作)發現這個時,沒有其他能量來源,鈾產生了射線可以令相片板變黑,放射線被發現。瑪麗亞·居里(在巴黎工作)與她的丈夫皮埃爾·居里從鈾離析了兩種新的放射性元素。他們用輻射來識別哪一種是化學離析後放射線的光束;他們把鈾離析至各不同已知的化學元素,並量度各元素的放射線。之後他們試圖更進一步地離析這些放射性級分去離析一種更活躍的更小的級分。就這樣他們離析出了。大約1901年,人們發現吸收過多輻射會在人體造成傷害,貝克勒常在袋中帶著一個的樣本,他吸收了過多輻射,因而造成輻射灼傷[1]

元素衰变[编辑]

α衰变[编辑]

释放α粒子(He-4原子核),核电荷数减少2,质量数减少4。[2]

{}^2{}^{38}_{92}\hbox{U}\;\to\;{}^2{}^{34}_{90}\hbox{Th}\;+\;{}^4_2\hbox{He}

β衰变[编辑]

放射性原子核放射电子β粒子)和中微子而转变为另一种核。β粒子即为高速电子,衰变之后核电荷数升高1,质量数不变。[2]
Cs-137 _ _ -> Ba-137 + e- + !ve Na-22 _ _ -> Ne-22 + e+ + ve

正电子衰变[编辑]

释放正电子的衰变。衰变之后,核电荷数增加1,质量数不改变。从原子核释放出来的正电子极易与核外的电子相撞和湮灭,从而变为2个光子。医学上常常利用锝发生正电子衰变所获得的光子流来检测血流。[2]

电子捕获[编辑]

电子捕获,又称逆β衰变或K层俘获。电子与质子结合,成为中子和反电中微子,质量数不变,原子序减少1。

人工核反应[编辑]

发现[编辑]

最早的人工核反应是卢瑟福于1919年用Po-214释放的α粒子轰击N-14所完成的。
1934年,约里奥-居里夫妇利用人工核反应制得了P-30,这是自然界中所不存在的磷的同位素。夫妇二人也因此获得了诺贝尔奖。P-30亦会发生正电子衰变,引起了不小的轰动。

应用[编辑]

同位素示踪[编辑]

生物学卡尔文利用C-14来研究光合作用中的碳的动态,取得了丰硕的成果。[3]

确定年代[编辑]

利用C-14等放射性同位素可以测定年代,对于考古研究有着重要的意义。

裂变与聚变[编辑]

裂变[编辑]

核裂变,是指由较重的原子,主要是指,分裂成较轻的原子的一种核反应形式。

核裂变示意图

聚变[编辑]

两个轻原子核聚合成一个较重原子核的核反应。[4]

核聚变示意图

核稳定理论[编辑]

稳定核的质子中子比[编辑]

原子核所具有的质子数于中子数均为偶数时,更为稳定。[5]

结合能[编辑]

原子核分解成为其组成的质子和中子所需要的能量。[6]

参考资料[编辑]

  1. ^ http://www.britannica.com/nobel/micro/59_13.html
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 《无机化学》.高等教育出版社.第949页.ISBN 978-7-04-011583-3
  3. ^ http://www.jewishvirtuallibrary.org/jsource/biography/calvin.html] Melvin Calvin
  4. ^ 《无机化学》.高等教育出版社.第957页.ISBN 978-7-04-011583-3
  5. ^ 《无机化学》.高等教育出版社.第958页.ISBN 978-7-04-011583-3
  6. ^ 《无机化学》.高等教育出版社.第961页.ISBN 978-7-04-011583-3