核衰变化学

[拼音]：heshuaibian huaxue

[外文]：nuclear decay chemistry

热原子化学的一个分支，研究包含放射性核素的分子在衰变过程（包括β-、β+、α衰变，电子俘获，同质异能跃迁和内转换）中所引起的化学变化。核衰变释放能量可使化学键断裂或使分子处于激发态或电离态，使核衰变子体原子脱离了母体分子，并与周围的分子碎片发生化学反应。例如，放射性标记的三苯基锑125Sb(C6H5)3晶体经β-衰变后，有60％子体125Tem以化合物Te(C6H5)2形式存在，28％以Te(C6H5)幦形式存在。核衰变过程中引起化学变化的原因可归结为：

反冲能量

化学键能是2～10电子伏，α衰变时

反冲能量

约105电子伏，足以破坏化学键。β-、β+衰变时

反冲能量

在10-1～102电子伏范围内，当轻核发射能量大的β粒子时，

反冲能量

能使化学键发生断裂；当重核发射能量小的β粒子时，则

反冲能量

太小，不足以破坏化学键。电子俘获与同质异能跃迁的

反冲能量

较小，在10-1～1电子伏之间，不能使键断裂。

电子震脱

当β-、β+衰变或α衰变时，原子核内的核电荷突然发生变化，而引起了核外轨道电子的激发、震脱。如氙β-衰变成铯时

电子震脱

几率达21.3％，金β-衰变成汞时

电子震脱

几率是19.7％，且外层

电子震脱

几率要比内层

电子震脱

几率大得多。

电子震脱

的结果，使子体电离。

空穴级联及俄歇效应

电子俘获或内转换时，核外的内电子层失去一个电子，形成空穴而发生俄歇效应。多次俄歇效应使外层电子更多地丢失，形成了空穴级联，结果衰变子体带有一些正电荷。如氩37经电子俘获后，子体氯37平均带有3.2个正电荷;131Xem经同质异能跃迁后，子体131Xe平均带有 7.9个正电荷。子体带了大量的正电荷后，由于强烈的库仑斥力，使分子产生库仑爆炸，形成许多碎片化合物。如CH380Brm经同质异能跃迁后，测得其子体产物不仅有80Brn+(n=1～13)，还有CH380Br+、CH幦、CH娚、C+、H+、H娚、C2+ 等碎片。

衰变子体的化学状态，依赖于母体化合物的性质、结构和聚集状态，还与衰变时的周围介质和采用的化学分离方法有关。研究核衰变化学有利于了解高激发态原子的性质和行为，还可以利用这种特殊的化学效应来制备一些新的化合物。

参考书目

G. Harbottle and A. G. Maddock， ed.，

Chemical Effects of Nuclear Transformation in Inorganic Systems，North-Holland， Amsterdam，1979.