核衰變化學

核衰變化學,熱原子化學的一個分支,研究包含放射性核素的分子在衰變過程(包括β-、β+、α衰變,電子俘獲,同質異能躍遷和內轉換)中所引起的化學變化。

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核衰變釋放能量可使化學鍵斷裂或使分子處於激發態或電離態,使核衰變子體原子脫離了母體分子,並與周圍的分子碎片發生化學反應。例如,放射性標記的三苯基銻Sb(CH)晶體經β衰變後,有60%子體Te以化合物Te(CH)形式存在,28%以Te(CH)幦形式存在。核衰變過程中引起化學變化的原因可歸結為:β- 、β+ 衰變-內部結構模型表 上表註解:   強子(夸克)與輕子的大統一:   一.v中微子與u上夸克互為轉換,e-電子與d下夸克互為轉換。   v-反中微子與u-反上夸克互為轉換,e+正電子與d-反下夸克互為轉換。   e-電子(上表1號)加v-反微中子(上表2號),合成W-弱玻色子-易衰變逃逸   《W-弱玻色子-衰變逃逸,即中子衰變為質子(β-衰變);W-弱玻色子-疊加壓回,即質子衰變回中子   (β+衰變能量需大於1.022MeV)》   (見上表n中子第一族1號及2號夸克)  反衝能量  化學鍵能是2~10電子伏,α衰變時反衝能量約10電子伏,足以破壞化學鍵。β、β衰變時反衝能量在10~10電子伏範圍內,當輕核發射能量大的β粒子時,反衝能量能使化學鍵發生斷裂;當重核發射能量小的β粒子時,則反衝能量太小,不足以破壞化學鍵。電子俘獲與同質異能躍遷的反衝能量較小,在10~1電子伏之間,不能使鍵斷裂。  電子震脫  當β、β衰變或α衰變時,原子核內的核電荷突然發生變化,而引起了核外軌道電子的激發、震脫。如氙β衰變成銫時電子震脫幾率達21.3%,金β衰變成汞時電子震脫幾率是19.7%,且外層電子震脫幾率要比內層電子震脫幾率大得多。電子震脫的結果,使子體電離。  空穴級聯及俄歇效應  電子俘獲或內轉換時,核外的內電子層失去一個電子,形成空穴而發生俄歇效應。多次俄歇效應使外層電子更多地丟失,形成了空穴級聯,結果衰變子體帶有一些正電荷。如氬37經電子俘獲後,子體氯37平均帶有3.2個正電荷;Xe經同質異能躍遷後,子體Xe平均帶有 7.9個正電荷。子體帶了大量的正電荷後,由於強烈的庫侖斥力,使分子產生庫侖爆炸,形成許多碎片化合物。如CHBr經同質異能躍遷後,測得其子體產物不僅有Br(=1~13),還有CHBr、CH幦、CH娚、C、H、H娚、C等碎片。  衰變子體的化學狀態,依賴於母體化合物的性質、結構和聚集狀態,還與衰變時的周圍介質和採用的化學分離方法有關。研究核衰變化學有利於了解高激發態原子的性質和行為,還可以利用這種特殊的化學效應來製備一些新的化合物。  參考書目  G. Harbottle and A. G. Maddock, ed.,North-Holland, Amsterdam,1979.
β-β-

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