[拼音]:reyuanzi huaxue

[外文]:hot atom chemistry

研究核衰变、核反应及核裂变等原子核转变过程的化学效应的核化学分支学科,也称核转变化学。自从1934年发现了齐拉特-查尔默斯效应以来,已有了50多年的历史。

在研究核转变时发现, 在生成核或子核的过程中, 同时还发生著有关分子的化学变化。 例如, 利用酞菁铜Cu(C6H4C2N2)4作为靶化合物,在中子的照射之下发生63Cu (n,γ)64Cu核反应,生成的放射性同位素铜64多数以无机的离子态形式存在,而只有少数保留在原来的络合分子酞菁铜里。原因是生成核铜64具有比化学键能大几十倍的反冲能量,这么巨大的反冲能量破坏了酞菁铜分子中的铜-氮键,而使大多数的铜64原子离开了酞菁铜分子。这种带有很高能量的反冲原子,称为热原子,研究这类反冲原子与周围化学环境所起的化学变化,就是热原子化学的研究范围。

除了将高能反冲原子称为热原子以外,在核转变过程中,尤其是在核衰变过程中,生成核虽然反冲能量很小,但经常带有好几个正电荷。这种高度电离的激发原子,也同样被称为热原子。例如,131Xem经同质异能跃迁后,子体131Xe原子平均带有7.9个电荷。显然,这种带有几个正电荷的热原子与邻近的原子发生强烈的库仑相斥,也能使化学键断裂而发生化学变化。

热原子化学的研究范围很广,涉及周期表中绝大多数元素。曾研究了(n,γ)、(n,p)、(n,α)、(n,2n)、(n,f)、(γ,n)、(γ,γ′)等核反应的化学效应,以及β衰变、α衰变、同质异能跃迁、K电子俘获、内转换等各种核衰变的化学效应。从物态角度看,有气相和液相体系的热原子化学,也有专门研究固相的热原子化学(固相热原子化学)。

在研究方法方面,近年来注意采用新的物理方法,如分子束技术,以补充化学方法的不足;在理论计算方面,重视了计算机的使用。过去研究的重点比较集中于观察各种体系的复杂的热原子化学现象,由此对化学反应机理和模型进行理论性的探讨。现在出现了将热原子化学的基础研究逐步地与分子生物学、医学等实际问题相结合的趋势。

参考书目

T. Tominaga and E. Tachikawa, Modern Hot-Atom Chemistry and Its Applications, Springer-Verlag,Berlin,1981.

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