第二节 核化学的产生与发展.pptVIP

第二节 核化学的产生与发展 随着人类对原子结构的深入了解和认识，人们从原子的外部，深入到原子的内部；从懂得原子之间相互作用发生质变，进而懂得了原子核发生质变的问题。这样，就逐步建立起研究原子核质变的化学-----核化学。 本节内容 (一) 核化学的产生 (二) 核化学的发展 (三) 原子能的开发和利用 (四) 核化学各分支的建立和发展 (一) 核化学的产生 核化学(nuclear chemistry)用化学方法或化学与物理相结合的方法研究原子核及核反应的学科。 1.核化学的起源 核化学起始于 1898年 M.居里和 P.居里对钋和镭的分离和鉴定。 1910年，为了证实原子核质变的可能和方式，卢瑟福做了开创性的工作。 2.质子的发现 1919年，卢瑟福用?粒子轰击氮时，发现产生一种新的、射程很长、质量很小的带正电的微粒。经研究证明，这种带正电的微粒就是氢原子核，他把这种带正电的粒子称为质子。这是人类历史上第一次实现的人工核反应。 3.原子核质子—电子模型的建立 1919年，居里夫人根据原子中有电子、原子核中有质子的事实，提出了质子----电子模型。她认为：原子核是由质子和电子组成的，电子中和了一部分质子的电荷，而原子序数则是原子核内未被中和的质子数目。 4.中子假说 1920年，卢瑟福提出了中子假说，他认为：在原子核中，质子和电子相互结合，形成一种牢固的不带电的微粒，称为中子。并断言，由于中子不带电，因而它周围没有电场，所以当它通过气体时应不产生离子；在穿透物质时，应不受静电的排斥作用，所以穿透力极强，只有与原子核碰撞时，才会被弹回或被偏转。 5.中子的发现 1930年，博特用钋的?粒子轰击铍时，发现一种穿透力非常强的粒子。1932年，查德威克证实，这种粒子就是卢瑟福预言的中子。 6.核化学的建立 20世纪20年代末到30年代初，其它几个典型的人工核反应也实现了，从而奠定了核反应的基础，至此，一门新的化学学科----核化学就真正问世了。 (二) 核化学的发展 1932年以前，人们总共了解到26种核反应，发现了大约40种同位素。此后，核化学就进入了蓬勃发展时期。 1.粒子加速器的研制 1932年，人类研制出粒子加速器，这一实验工具极大地促进了核化学的发展。 利用这些有利条件，在1934-1937年间制出了200多种同位素，到1939年底，人类研究过的核反应已达200多种，所以说，核化学的真正发展时期应该是20世纪30年代。 2.裂变反应的发现 1938年，约里奥-居里夫妇用中子照射铀以后，发现了与镧的化学性质一样的放射性元素。1939年，哈恩确定是钡的同位素。这一实验证据证明：在核化学的反应类型上，人们不仅认识了轻核结合成重核的聚变反应，同时又认识了重核分裂成轻核的裂变反应。 3.核反应机理的研究 在对铀裂变的研究中，约里奥-居里等人发现，一个铀核裂变，就可以放出200兆伏特的能量，并证明铀核的每次裂变中，放出二三个中子，这基本搞清了铀裂变的链式反应机理。 结 论 核化学的进一步发展，逐步打开了核反应应用的渠道，在医疗、能源和军事上逐步被广泛应用。 (三) 原子能的开发和利用 核化学打开了原子能的大门，开拓了利用原子能的广阔领地。 1.在医学上的应用 发射性早期主要应用于医疗方面，如放射性测试；用放射性的射线照射癌细胞-----放疗，可延缓癌细胞的病变，或消灭癌细胞。 2.在军事的应用 核化学的一个突出成果，就是在军事上----原子武器，也称核武器。 (1) 原子武器的提出 1939年8月，由爱因斯坦出面，几位美国科学家共同写信给美国总统罗斯福，说明，铀裂变可以制成威力空前的炸弹，并指出德国法西斯也在研制这种武器，希望美国能抓紧研制，以防止这种威力强大的武器首先落在德国法西斯手里。 (2) 原子武器研制开始 1942年夏天，美国总统罗斯福采取积极行动，任命著名物理学家奥本海默来领导原子弹的研制计划，并把这一计划称为“曼哈顿计划”。 (3) 原子武器研制成功 奥本海默是一位杰出的科学家和管理人才，他集中了理论物理、实验技术、数学、辐射化学、冶金、爆炸工程、精密测量等各方面的专家，以及分散在美、英、加拿大等许多实验室和研究机构，进行了大规模、多学科的协同研制。终于在1945年7月16日试验成功第一颗原子弹。 (4) 原子弹的灾难 1945年8月6日和9日，美国先后把一枚铀弹和一枚钚弹投在日本的广岛和长崎，造成了人类战争史上最大的惨案，杀死了数以万计的无辜平民。 (5) 我