放射化学(2021)知识点总结

2021/11/23

1. 放射性核素半衰期与衰变常数的关系式

@ page 35
\[T_{1/2} = \frac{\ln2}{\lambda} \approx \frac{0.693}{\lambda}\]

推导:

\[A = \frac{dN}{dt} =\lambda N\] \[\frac{A_0}{2} = A_0 \cdot e^{-\lambda T_{1/2}}\] \[Q.E.D.\]

2. \(\alpha\) 衰变的公式

@ page 42
\[^A_ZX \to ^{A-4}_{Z-2}Y + \alpha + Q_\alpha\] \[母核 \to 子核 + \alpha + 衰变能\]

3. 放射化学分离中常用的回收百分率计算公式

@ page 216

回收率表示样品经过分离后,回收某一组分的完全程度。

\[R_i = \frac{Q_i}{Q_i^0}\]

其中,\(Q_i^0\) 为原样品中组分 i 的量,\(Q_i\) 为分离后得到的组分 i 的量。如果将 \(R_i\) 乘以 100%,则得到回收百分率

富集系数表示所需组分 A 与不需要的组分 B 的回收率之比。

\[S_{A/B} = \frac{Q_A/Q_A^0}{Q_B/Q_B^0}\]

若A的收率很高,\(R_A \approx 1\),则 \(S_{A/B} = 1/R_B\)。\(S_{A/B}\) 越大,表示分离效果越好。

去污因数表示分离过程对某种放射性核素的去污程度,数值上等于富集系数。表示放射性杂质(B)对所需放射性核素(A)沾染程度在分离前后的变化,只不过它的定义为:

\[D.F. = \frac{Q_B^0/Q_A^0}{Q_B/Q_A}\]

即分离前的 \(Q_B^0/Q_A^0\) 与分离后的 \(Q_B/Q_A\) 之比。


4. 理论塔板当量高度HETP与塔板数的关系

@ page 228

理论塔板数:量度色谱柱柱效的一个参数,用 \(N\) 来表示塔板数,\(N\) 越大,柱效越高。在峰为正态分布的条件下,可以用下式计算:

\[N = 16(\frac{t_R'}{W_b})^2 = 5.54(\frac{t_R'}{W_{1/2}})^2\]

理论塔板当量高度 (HETP, Height of Equivalent Theoretical Plate)

\[HETP = L/N\]

其中,L 为柱长,N 为理论塔板数。


5. \(\alpha\) 衰变的反冲原子能量计算公式

@ page 329
\[E_R = \frac{p_R^2}{2M} =\frac{p_\alpha^2}{2M} = \frac{2M_\alpha E_\alpha}{2M} = \frac{M_\alpha}{M}\cdot E_\alpha\]

6.1 衰变常数、半衰期、放射性活度的物理意义

@ page 35
  • 衰变常数

    单位时间内一个放射性核发生衰变的概率

  • 半衰期

    放射性原子核的数目衰减一半所需要的时间

  • 放射性活度

    单位时间内衰变掉的放射性核的数目


6.2 放射性核素纯度、放射化学纯度的定义

@ page 216/217
  • 放射性核素纯度

    某核素的放射性活度占产品总放射性活度百分含量

  • 放射化学纯度

    在样品的总放射性活度中,处于特定化学状态的某核素的放射性活度所占的百分比


7.1 何谓载体和反载体?

@ page 218
  • 载体

    沉淀分离法中,放射性核素的浓度太低无法达到溶度积 \(k_{sp}\),那么加入常量的此种放射性核素的稳定同位素

    由于其化学性质一致,故加入的稳定核素起到了载带放射性核素的作用,这种稳定核素即称为载体。

  • 反载体

    上述过程中,加入载体沉淀放射性核素时,可能会将放射性杂质一并转入沉淀

    加入杂质核素的稳定同位素,由于同位素稀释,导致沉淀中含有的放射性杂质量降低,提高了去污因数。


7.2 何谓分配系数、分离系数、化学收率与净化系数?

书上没有? @ lecture note
  • 分配系数 D

    \[D = \frac{[A]_I}{[A]_{II}}\]

    其中,\([A]_I\) 为溶质 A 在溶剂 I 中的浓度,下同。

  • 分离系数 \(\alpha\)

    \[\alpha = \frac{[A]_I/[A]_{II}}{[B]_I/[B]_{II}} = \frac{D_A}{D_B}\]
  • 化学回收率 Y

    \[Y = \frac{A}{A_0}\times 100\%\]

    其中,\(A\) 为提取后放射性核素的活度,\(A_0\) 为未分离前的。

  • 净化系数 DF

    \[DF = \frac{A_0}{A}\times 100\%\]

    其中,\(A_0\) 为原有的杂质活度,\(A\) 为去污后的杂质活度。

    一般来说,\(DF\) 应该达到 \(10^3\) 以上。

    注意:\(DF\) 与上文中提到的去污因数 \(D.F.\) 相似但不同,\(DF\) 指的是活度。