放射化学课件.ppt
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1、放射性铈和钷放射性铈和钷(Cerium,Ce; Promethium,Pm)概述概述 铈是铈是58号元素,钷是号元素,钷是61号元素,它号元素,它们属于元素周期表第六周期的第三副们属于元素周期表第六周期的第三副族,是从族,是从57号镧到号镧到71号镥号镥15个镧系个镧系 (lanthanide)元素中的两个。元素中的两个。 镧系元素与第三副族第四、五周期的镧系元素与第三副族第四、五周期的钪钪( 21号号)和钇和钇(39号号)统称为统称为稀土元素稀土元素(Rare earths element),简称稀土,简称稀土(RE)。 稀土的原子价通常都是正三价,能形成盐稀土的原子价通常都是正三价,能形成
2、盐型化合物及难溶的碱性氧化物型化合物及难溶的碱性氧化物RE2O3。 稀 土 可 溶 性 盐 溶 液 中 滴 加稀 土 可 溶 性 盐 溶 液 中 滴 加 N a O H 或或NH3H2O会形成会形成RE(OH)3胶体沉淀,从而胶体沉淀,从而可与钙、镁和钌等分离。可与钙、镁和钌等分离。 草酸稀土盐草酸稀土盐RE2(C2O4)3H2O在水或低酸在水或低酸度溶液中溶解度很小,但其溶液中加入度溶液中溶解度很小,但其溶液中加入10NaOH会转变成会转变成RE(OH)3沉淀。沉淀。 氟化稀土氟化稀土REF3是稀土化合物中溶解度最是稀土化合物中溶解度最小的一种。小的一种。 稀土与许多有机试剂如稀土与许多有机
3、试剂如EDTA、DTPA、H3Cit等能形成中等稳定的等能形成中等稳定的络合物。络合物。铈铈 铈共有铈共有24种同位素和三种同质异能素种同位素和三种同质异能素。 质量数为质量数为136、138、140和和142的四种的四种同位素是铈的同位素是铈的稳定核素稳定核素,其余均为放,其余均为放射性核素,其中射性核素,其中144Ce最重要,最重要,141Ce次次之之。核素核素 半衰期半衰期 衰变衰变方式方式 能量能量(MeV) 毒性与用途毒性与用途 141Ce 32.5d 0. 444,0.582 0.145 低毒低毒,核爆信核爆信号核素号核素 144Ce 284d 0. 316,0.160 0.134
4、,0.080 高毒高毒 铈的化学性质铈的化学性质 铈具有一般稀土元素的通性,但又有其特铈具有一般稀土元素的通性,但又有其特殊的性质,即可以形成殊的性质,即可以形成四价四价稳定化合物。稳定化合物。 Ce()的稳定性不如的稳定性不如Ce(),Ce()本身是本身是一种强氧化剂一种强氧化剂,只需,只需较弱的还原剂较弱的还原剂如盐酸如盐酸羟胺、抗坏血酸等就能还原成羟胺、抗坏血酸等就能还原成Ce();而;而Ce()转变成转变成Ce(),则需要有则需要有强氧化剂强氧化剂如如KMnO4或或NaBrO3的作用。的作用。 在稀土碘酸盐中唯有四价的铈盐在稀土碘酸盐中唯有四价的铈盐Ce(IO3)4是难溶性的,而一般稀
5、土元是难溶性的,而一般稀土元素的三价盐均易溶于水,此性质可用素的三价盐均易溶于水,此性质可用于铈与其它稀土的分离。于铈与其它稀土的分离。共沉淀法共沉淀法 先将环境和生物样品经预处理后制成先将环境和生物样品经预处理后制成溶液,铈还原为溶液,铈还原为Ce3,用,用H2C2O4沉淀沉淀Ce和其它和其它RE而与而与95Zr95Nb、103,106Ru和和137Cs等裂变产物初步分离;等裂变产物初步分离; 然后将然后将Ce3氧化成氧化成Ce4,用,用Ce(IO3)4沉淀使之与其它稀土分离;沉淀使之与其它稀土分离; 144Ce的分析测定的分析测定再将再将Ce4还原成还原成Ce3,以,以Zr(IO3)4清清
6、扫扫95Zr、Th及其它元素;及其它元素;最后将最后将Ce以以Ce2(C2O4)3进行沉淀制源、进行沉淀制源、称量和放射性测量。称量和放射性测量。测量测量 144Ce(284d)的子体的子体144Pr也是也是-放射性放射性核素核素,且半衰期仅且半衰期仅17.3min,因此从样,因此从样品中分离出品中分离出144Ce后一般放置后一般放置2h,使它,使它们达到放射性平衡,们达到放射性平衡,然后测定总活度然后测定总活度再计算出再计算出144Ce的活度。的活度。注意两者能量注意两者能量差别。差别。 利用利用144Ce(0.3156MeV)和和144Pr (2.996MeV)的的能量差异大,借助于能量差
7、异大,借助于230mg/cm2 Al吸收片法吸收片法只测定出只测定出144Pr来确定来确定144Ce的活度。的活度。 当样品中同时含有当样品中同时含有141Ce和和144Ce时,可以根据时,可以根据它们的它们的-能量和半衰期的不同,用能量和半衰期的不同,用Al片吸收片吸收法或衰减法分别测量和计算它们的法或衰减法分别测量和计算它们的-活度;活度;而理想的方法是用而理想的方法是用谱仪法直接对它们进行测谱仪法直接对它们进行测量。量。钷钷 钷是人工放射性元素,目前已发现钷是人工放射性元素,目前已发现20多种同位素;多种同位素; 只有只有147Pm可以从裂变产物中大量得到,可以从裂变产物中大量得到,其半
8、衰期为其半衰期为2.62a,纯,纯-放射体,能量放射体,能量为为0.2245MeV。147Pm只需要简单屏蔽就可作为核电只需要简单屏蔽就可作为核电池池,用作心脏起博器及空间的能源,用作心脏起博器及空间的能源,也可作为发光粉的添加剂用于钟表也可作为发光粉的添加剂用于钟表等;等;147Pm属中毒核素,但它能通过完整属中毒核素,但它能通过完整皮肤进入体内。皮肤进入体内。钜的化学性质钜的化学性质 钷在化合物中只呈正三价。钷在化合物中只呈正三价。 它的氧化物它的氧化物Pm2O3为紫色,难溶于水,为紫色,难溶于水,是用作放射性核电池的最好形式。是用作放射性核电池的最好形式。 钷的硝酸盐、醋酸盐和氯化物均溶
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