《放射化学基础》PPT课件.ppt

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1、第二章放射化学基础本章要求：1掌握放射性的定义和衰变规律、衰变种类及与放射性有关的基本概念，能进行放射性活度的有关计算；掌握衰变平衡建立的特点；2掌握同位素交换规律及放射性物质在低浓时的状态和行为；掌握同位素交换机理；3掌握放射性分离的基本概念及原理，熟悉放射性分离的方法。(6学时)第一节放射性原子核自发地按固定的速率放出粒子的现象，即为放射性原子核自发地发射粒子(如α，β，p，14C，…)或电磁辐射、俘获核外电子，或自发裂变的现象称为放射性。一、放射性衰变规律（一）放射性的定义衰变的统计规律：放射性衰变是一种随机事件，各个放射性原子核的衰变是彼此独立

2、的，大量放射性原子核的衰变从整体上服从指数衰减规律N=N0e-λt（二）衰变规律放射性核素A放出粒子x后，转变为稳定核素B，其衰变可写为：A→B+x这时单位时间衰变的原子核数-dN/dt与此时现有的原子核数N成正比，写为最简单的衰变：如果在时间t时，现存原子数是N，则有：-dN=Ndw此时用A代替dN/dt，A称为放射性活度，即为核的衰变率，表示单位时间内衰变掉的放射性核的数目。于是从0-t时间内，对时间积分，上式变为：λ——衰变常数，其意义是核素的放射性衰变或同质异能跃迁的概率，可表示为：dw除以单位时间:预计在时间dt内，衰变数或同质异能跃迁数是：

3、放射性活度A放射性活度即为核素的放射性衰变率，正比于核数目。如果在某一时刻，一定量的被观察的放射性核含有N个原子，并且不同时产生积累，则：理解：dN*是在时间间隔dt内，放射性核素由这一能量状态出发，自发转变的数目。活度也可以用公式表示为：常用Ci（居里）表示，1Ci=3.7×1010Bq=37GBq1Ci相当于1g226Ra的放射性活度。单位：Bq(贝可)——国际单位；其它有KBq,MBq,GBq;1Bq=1dps（1次衰变/秒）与放射性活度有关的几个概念放射性比活度：单位质量的物质的放射性活度。放射性浓度：单位体积中的放射性活度m为总质量，包含放射

4、性物质和所有非放射性杂质的质量半衰期T1/2，平均寿命τ无论初始放射性核数的数目为多少，其所剩放射性核的数目为初始数目的一半或已衰变了一半的核所经历的时间，即为该核素的半衰期，即当N=1/2N0时所经历的时间，所以半衰期也可表示为：所以放射性衰变公式也可以表示为：或平均寿命即为放射性活度下降到1/e时所经历的时间：与放射性活度A有关的计算1.在1g天然钾中每分钟衰变多少个钾-40(40K)的原子?(T1/2=1.28×109a；40K的丰度：0.0117%)2.1Bq的3H、14C各有多重？（3H：T1/2=12.3a；14C：T1/2=5730a）3

5、.从1t含40%U3O8的沥青铀矿中能分离多少g镭（226Ra）?计算1Bq下列核素质量为多少g？核素T1/2，a质量，g40K1.28×10960Co5.2690Sr27.7131I0.022134Cs2.046137Cs30.0235U4.51×109239Pu24390在1g239Pu（T1/2=24000a）和1g3H(T1/2=12.4a)中每分钟衰变多少个原子？习题某些放射性核素可以同时以几种方式衰变称分支衰变。在每一次衰变中，按其中第i种方式衰变的概率为衰变的分支比。（三）分支衰变64Cu64Zn（40%）β-64Ni（19%）β+64N

6、i（41%）EC（四）放射性衰变平衡基本条件由母核衰变生成的子核常常也是放射性的——才有可能建立衰变平衡如：两次连续衰变是指母体核衰变生成的子体是放射性核，子体核再衰变则生成稳定核（或放射性核），例如，以A,B,C代表核素，A→B→CT1/2TA,1/2TB,1/2∞衰变常数λ1λ20t=0时的原子核素N1,000t=0时的放射性活度A1,000t时刻的原子核素N1N2N3t时刻的放射性活度A1A20ABC计算子体原子数要考虑N1→N2和N2衰变成N3的数目N2→N3,子体核素的生成率：dN/dt=λ1N1B核的衰变率：λ2N2，子体核B的生成率减去衰

7、变率，一阶非齐次微分方程，可用积分法求解，解是：其中，N1,0,N2,0为核素A，B在t=0时存在的原子数，初始条件：t=0,N2,0=0则：或用放射性活度表示为：归纳如下：母体的放射性活度：子体的放射性活度：长期平衡——母体核素的半衰期比子体核素的半衰期长得多时，即T1/2，1＞＞T1/2，2或者λ2＞＞λ1；暂时平衡——母体核素的半衰期不长，但仍比子体核素的半衰期长。即母核与子体核素的半衰期相比不能再忽略，则定义为暂时平衡，即T1/2，1＞T1/2，2或者λ2＞λ1；无平衡——母体核素的半衰期比子体核素的半衰期短，λ1＞2λ2；4.95Zr（T1/

8、2=65.5d）经β-衰变到95Nb（T1/2=35d），后者衰变为稳定95Mo，从t=0时分