ppt18核化學(xué)簡介-PPT幻燈片

1964年10月16日15時,中國在本國西部地區(qū)爆炸了一顆原子彈.....蘑菇云本章教學(xué)要求3．了解放射性碳-14測定年代法；2．會正確書寫核化學(xué)方程式；1．了解有關(guān)放射性核素和放射性衰變的概念；5．簡單了解人工核反應(yīng)和超鈾元素合成的基本內(nèi)容。4．了解核能和核能利用的基本概念；18.1放射性核素和放射性衰變

Radioactivenuclideandradioactivedecay18.2核能和核能利用Nuclearenergyanduseofnuclearenergy18.3人工核反應(yīng)和超鈾元素的合成Artificialnuclearreactionandsynthesesoftransuraniumelements輻射會使細(xì)胞的生長-調(diào)節(jié)機(jī)制受到傷害，以白血細(xì)胞過度生長為特征的白血病可能是由輻射造成的。β衰變α衰變γ衰變核電荷數(shù)減少2意味著子核在元素周期表中的位置左移2格,叫作α衰變的位移定則。β衰變的位移定則是，子核在元素周期表中的位置右移1格。放射性衰變+γ

（高能電子波）++（電子）在自然界存在的放射性核素大多具有多代母子體衰變關(guān)系。母體放射性核素經(jīng)多代子體放射性核素最后衰變生成穩(wěn)定核素。

放射系(radioactiveseries)鈾系釷系錒系18.1.2核化學(xué)方程、半衰期和放射性活度1.核化學(xué)方程式書寫核化學(xué)方程式的規(guī)則：(a)方程式兩端的質(zhì)量數(shù)之和相等；(b)方程式兩端的原子序數(shù)之和相等。

2.半衰期1個半衰期2個半衰期3個半衰期4個半衰期放射性核素的衰變速率用半衰期(half-life)表示,符號為t1／2。例如,鍶-90的衰變反應(yīng)

的半衰期為29a。Question1Solution配平下列方程式:(a)++?(b)

+?(c)

+?依據(jù)配平規(guī)則可知：(a)++(b)

+(c)

+放射性核素的半衰期短至10-6

s,長至1015

a。衰變反應(yīng)半衰期的一個重要特征是,它不受外界條件(溫度、壓力等)的影響，也不受化合狀態(tài)的影響。化學(xué)方法可以使有毒化學(xué)制劑分解為無毒物種，但對放射性造成的毒性卻無可奈何!

切爾諾貝利4號反應(yīng)堆爆炸災(zāi)難后的幾年內(nèi)，烏克蘭0～14歲兒童中甲狀腺癌的發(fā)病人數(shù)。3.放射性活度及其單位放射性活度(activity)是通過實(shí)驗觀察得到的放射性物質(zhì)的衰變速率。SI單位:為Bq(貝可)，1Bq相當(dāng)于每秒發(fā)生1次衰變。舊單位：Ci(居里)，1Ci相當(dāng)于每秒發(fā)生3.7×1010次衰變(1g鐳-226的衰變速率)。

1Ci=3.7×1010Bq

比活度：指樣品中某核素的放射性活度與樣品總質(zhì)量之比，單位為Bq·g-1或mCi·g-1等。檢測放射性的方法蓋革計數(shù)器(Geigercounter)是根據(jù)受輻射氣體發(fā)生電離而產(chǎn)生的離子和電子能傳導(dǎo)電流的原理設(shè)計的。每個被放大了的電脈沖即代表一次放射性記數(shù)

18.1.3放射性碳-14紀(jì)年方法：放射性碳-14測定年代法(radiocarbon-14dating)依據(jù)：衰變反應(yīng)半衰期與反應(yīng)物的起始濃度無關(guān)

利比：獲得1960年諾貝爾化學(xué)獎假定：大氣中碳-14與碳-12的比值是恒定的

碳-14以5730a的半衰期發(fā)生β衰變+Question2埃及一法老古墓發(fā)掘出來的木質(zhì)遺物樣品中,放射性碳-14的比活度為432Bq·g-1[即s-1·(gC)-1],而地球上活體植物組織相應(yīng)的比活度則為756Bq·g-1，試計算該古墓建造的年代。Solution

衰變反應(yīng)是:

根據(jù)一級反應(yīng)的速率方程和半衰期公式:lnct()=-kt＋lnc0()，t1/2=0.693/k得：k=0.693/t1/2=0.693/5730a=1.21×10-4a-1

t=ln[756Bq·g-1/432Bq·g-1]/(1.21×10-4a-1)=4630a

即該古墓大約是公元前2625年建造的。

18.2核能和核能利用

Nuclearenergyanduseofnuclearenergy18.2.1核素的平均結(jié)合能Averagebindingenergyof

nuclide18.2.2核裂變Nuclearfission18.2.3核聚變Nuclearfusion18.2.1核素的平均結(jié)合能核子之間靠核力(nuclearforce)結(jié)合成原子核，核力是核子之間的短程強(qiáng)吸引力，作用范圍為2

fm(10-15m)。=0.0023893u減少的質(zhì)量質(zhì)量虧損(massdefect)

用△m表示△E=mc2

減少的能量即核的結(jié)合能(nuclearbindingenergy),符號用EB

例如,2H核的結(jié)合能為:EB(2H)=△mc2=931.5MeV·u-1×0.0023893u≈2.2256MeV平均結(jié)合能(averagebindingenergy)指核子結(jié)合為原子核時每個核子平均釋放的能量(結(jié)合能除以質(zhì)量數(shù)）。例如2H核的值為1.1128MeV。由于重核裂變?yōu)檩^輕核和輕核聚變?yōu)檩^重核的過程都是放能反應(yīng),這種趨勢就奠定了核能利用的基礎(chǔ)。Question3SolutionΔm=59.9529+1.00783―58.9332―2.01410=0.01343(g·mol-1)ΔE=Δmc2=1.343×10-5kg·mol-1×(3.00×108

m·s-1)2

=1.21×109

kJ·mol-1

計算反應(yīng)++的吸收發(fā)射能。原子量：=58.9332，=2.01410，=59.9529，=1.00783。18.2.2核裂變核裂變(nuclearfission)是大核分裂為小核的過程.普通的核武器和核電站都依賴于裂變過程產(chǎn)生的能量。1.鈾-235的裂變與核武器發(fā)生鏈反應(yīng)爆炸35種元素的200多種位素同＋＋＋2＋＋＋3足以維持鏈反應(yīng)正常進(jìn)行的裂變材料質(zhì)量叫臨界質(zhì)量(criticalmass)。鈾-235的臨界質(zhì)量約為1kg，質(zhì)量超過1kg則發(fā)生爆炸。

任何有核反應(yīng)堆的國家都不難得到爆炸級的裂變材料，原子彈的基本設(shè)計又如此簡單，從而為防止核武器擴(kuò)散帶來了困難。這是美國對日本投擲的兩顆原子彈瘡滿目痍全世界第一次知道了什么是原子彈！2.核反應(yīng)堆通過受控核裂變反應(yīng)獲得核能的裝置，可使裂變產(chǎn)生的中子數(shù)等于各種過程消耗的中子數(shù),以形成所謂的自持鏈反應(yīng)(self-sustainingchainreaction)。前蘇聯(lián)于1954建成世界上第一座核電站；至今已有30多個國家和地區(qū)的400多座核電站處在運(yùn)行之中。右圖列出1995年一些國家核電占各自總電力的百分率。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，科學(xué)家迅速將原子能的利用轉(zhuǎn)向和平用途。安全方面的擔(dān)心

核廢料處理

核動力發(fā)電算得上一種清潔能源

18.2.3核聚變核聚變(nuclearfusion)

由兩個或多個輕核聚合形成較重核的過程。熱核武器

以聚變反應(yīng)為基礎(chǔ)的核武器氫彈就是利用裝在其內(nèi)部的一個小型鈾原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫引爆的。＋

＋40000000℃

18.3.1人工核反應(yīng)

Artificialnuclearreaction18.3.2超鈾元素的合成

Synthesesoftransuraniumelements18.3人工核反應(yīng)和超鈾元素的合成

Artificialnuclearreactionandsynthesesoftransuraniumelements18.3.1人工核反應(yīng)

人工核反應(yīng)是指原子核受中子、質(zhì)子、α粒子、重粒子(例如原子核)等轟擊而形成新核的核嬗變過程(nucleartransmutation)。通式為:式中X為靶核，a為入射粒子，Y為產(chǎn)物核，b為出射粒子，通常簡寫為A1X(a,b)A3Y。1919年盧瑟夫?qū)崿F(xiàn)了第一個核嬗變反應(yīng):

人工核反應(yīng)的實(shí)現(xiàn),使科學(xué)家在實(shí)驗室合成已知元素的新核素和新的化學(xué)元素成為可能。185Hf(1992)、208Hg(1992)、237Th(1993)、239Pa(1995)、175Er(1996)、235Am(1996)、135Gd(1996)、121Ce(1997)、186Hf(1998)、209Hg(1998)、238Th(1999)、125Nd(1999)、128Pm(1999)、129Sm(1999)、139Dy(1999)、139Tb(1999)和137Gd(1999)。我國科學(xué)家合成的19種新核素：

90Ru(1991)和202Pt(1992)

分別由中國原子能科學(xué)研究院（北京）和上海原子核研究所合成。18.3.2超鈾元素的合成第一個“超鈾元素”（transuraniumelements)的合成1940年1970年2.第一個“超錒系元素”（transactinideelements)的合成合成的困難：隨著質(zhì)子數(shù)越來越多，質(zhì)子間的庫侖引力越來越大，原子核也越來越不穩(wěn)定。++γ+++4放射性的應(yīng)用射線療法

射線療法(radiationtherapy)是指用高能射線治療疾病的方法，它是人類戰(zhàn)勝癌癥的一種重要武器。32P60Co90Sr125I131I14.3d5.26