輻射(she)化學

輻(fu)射化學

輻射(she)化學是研(yan)究電離輻(fu)射(she)與物質相互(hu)作用時(shi)產生的(de)化學效應的(de)化學分(fen)支(zhi)學科。電離輻(fu)射(she)包括放(fang)射性核素(su)衰變(bian)放(fang)出(chu)的(de)α、β、γ射線(xian)，高(gao)能(neng)帶電粒(li)子（電子、質子(zi)，氘核等(deng)）和短(duan)波長(chang)的(de)電磁(ci)輻(fu)射(she)。由於(yu)裂(lie)變(bian)碎(sui)片和快(kuai)中(zhong)子(zi)能(neng)引(yin)起(qi)重(zhong)要(yao)的(de)化學效應，它(ta)們也可用(yong)作電離輻(fu)射(she)源。
 電離輻(fu)射(she)作用於(yu)物質，導(dao)致(zhi)原(yuan)子(zi)或分(fen)子(zi)的(de)電離和激發，產生的(de)離子和激發分(fen)子(zi)在化學上是(shi)不(bu)穩(wen)定的(de)，會迅速(su)轉(zhuan)變(bian)為(wei)自(zi)由基(ji)和中(zhong)性分(fen)子(zi)並引(yin)起(qi)復(fu)雜的(de)化學變(bian)化(hua)。已知(zhi)的(de)輻射化學變(bian)化(hua)主(zhu)要(yao)有輻射分(fen)解(jie)、輻(fu)射合(he)成(cheng)、輻(fu)射(she)氧(yang)化(hua)還(hai)原(yuan)、輻射聚合(he)、輻射交(jiao)聯、輻(fu)射接枝(zhi)、輻射降(jiang)解(jie)以(yi)及(ji)輻射(she)改(gai)性等(deng)。
 的(de)形成(cheng)和發展，促進(jin)了人(ren)們對(dui)化(hua)學基本(ben)規(gui)律的(de)研究，從而(er)建立了新(xin)的(de)快(kuai)速(su)反(fan)應研(yan)究(jiu)方(fang)法，使研(yan)究(jiu)深(shen)入於(yu)微觀反(fan)應領域(yu)；同(tong)時(shi)也促進(jin)了生(sheng)物化學的(de)研究，如(ru)測定酶的(de)單電子氧(yang)化(hua)還(hai)原(yuan)電位。模(mo)擬(ni)細(xi)胞(bao)膜上(shang)物質的(de)還原過程(cheng)等(deng)。
 學科的(de)形成(cheng)，與放(fang)射化(hua)學及(ji)原子(zi)能(neng)工業的(de)發展緊密。研究(jiu)始(shi)自(zi)貝(bei)克(ke)勒(le)爾，1896年他發現(xian)鈾(you)化合(he)物能(neng)發射穿透(tou)性輻射(she)，能(neng)使照相底(di)片感(gan)光變(bian)黑(hei)。居裏(li)夫(fu)婦發現(xian)元(yuan)素鐳(lei)後(hou)，對鐳(lei)進(jin)行研(yan)究(jiu)並分(fen)離(li)出(chu)較(jiao)多的(de)鐳(lei)，同時(shi)也進(jin)行了早(zao)期(qi)的(de)研究。他們發現(xian)了鐳(lei)鹽能(neng)引(yin)起(qi)水(shui)的(de)分(fen)解(jie)、玻璃儀(yi)器的(de)變(bian)色等(deng)現(xian)象。
 由於(yu)有了較(jiao)強的(de)α輻射源，林(lin)德(de)開始(shi)廣泛研究了α射線(xian)對(dui)氣(qi)體(ti)的(de)作用。他(ta)發現(xian)在α射線(xian)的(de)作用下，簡單氣(qi)體(ti)物可轉(zhuan)變(bian)為(wei)氣(qi)體(ti)混(hun)合(he)物，碳(tan)氫化(hua)合(he)物可轉(zhuan)變(bian)成(cheng)比(bi)母體(ti)化(hua)合(he)物分(fen)子(zi)量(liang)大(da)（或小(xiao)）的(de)碳(tan)氫化(hua)合(he)物的(de)混(hun)合(he)物。1910年林德(de)通過(guo)研(yan)究(jiu)α射線(xian)在氣(qi)體(ti)中(zhong)產生的(de)離子對數(shu)目(mu)和發生化學變(bian)化(hua)的(de)分(fen)子(zi)數(shu)間(jian)的(de)關系(xi)，首先用離(li)子(zi)對產額定量(liang)表示氣(qi)體(ti)中(zhong)引(yin)起(qi)的(de)效應。隨(sui)著鐳(lei)和γ射線(xian)用(yong)於醫療(liao)，弗裏(li)克(ke)建立了利(li)用(yong)亞鐵(tie)體(ti)系(xi)來(lai)測定X射線(xian)劑量(liang)的(de)方(fang)法，這(zhe)標誌(zhi)著研(yan)究(jiu)進(jin)入定量(liang)階段。
 1942年以後(hou)，原子能(neng)事業迅速(su)發展，各種粒(li)子加速(su)器和反(fan)應堆(dui)相繼(ji)建立，為(wei)研究(jiu)提(ti)供了供各種目(mu)的(de)使用的(de)強大輻射(she)源。另壹(yi)方(fang)面原子(zi)能(neng)事業迅速(su)發展又向(xiang)家(jia)提(ti)出(chu)了許(xu)多(duo)亟待(dai)解(jie)決(jue)的(de)問題，例(li)如(ru)輻射損(sun)傷(shang)問題、耐輻照(zhao)材(cai)料(liao)的(de)研究及(ji)如(ru)何利(li)用輻(fu)射(she)能(neng)等(deng)。
 所有這(zhe)些(xie)研究(jiu)的(de)積累(lei)，使得逐漸(jian)形成(cheng)了壹(yi)門完整(zheng)的(de)學科。20世(shi)紀60年代以來(lai)，脈(mai)沖(chong)技術(shu)的(de)發展為(wei)研究(jiu)短(duan)壽命中(zhong)間(jian)產物的(de)吸收或發射光譜和衰變(bian)動(dong)力學創(chuang)造了條件(jian)，使(shi)我(wo)們能(neng)觀察(cha)到在納秒或更(geng)短(duan)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)所進(jin)行的(de)過程。的(de)基礎(chu)理論(lun)進(jin)入了壹(yi)個(ge)嶄新(xin)的(de)階段。70年代，由於(yu)電子束裝置每千(qian)瓦小(xiao)時(shi)價格的(de)降(jiang)低和鉆(zuan)60輻照裝置的(de)優良設計和安(an)全運轉，又發展了壹(yi)種新(xin)興的(de)產業—輻射加工工藝。
 與光化(hua)學有密切的(de)關系(xi)，這(zhe)兩門學科之(zhi)間(jian)存(cun)在著許(xu)多(duo)的(de)共同(tong)點(dian)，例如(ru)兩者有類似(si)的(de)反(fan)應機(ji)理，的(de)許多理論(lun)建立在光化(hua)學的(de)研究基礎(chu)上等(deng)。因此(ci)從某(mou)種意義(yi)上講(jiang)，可以(yi)把看作是光化(hua)學的(de)延(yan)伸和分(fen)支(zhi)。還和核(he)化(hua)學、熱(re)原(yuan)子化學及(ji)電子偶素(su)化(hua)學、介子(zi)化學等(deng)緊密關聯。
 反(fan)應與普(pu)通化(hua)學反(fan)應相比，具有壹些(xie)比較(jiao)明(ming)顯的(de)特點：由電離輻(fu)射(she)引(yin)起(qi)的(de)原初激發態(tai)、離子態(tai)常(chang)具有*的(de)能(neng)量(liang)和活性，用光化(hua)學的(de)方(fang)法壹般(ban)難(nan)於產生；在射線(xian)通(tong)過介質產生的(de)徑跡周圍(wei)，活性粒(li)種形成(cheng)壹(yi)種特殊的(de)分(fen)布，壹組組緊挨在壹起(qi)的(de)激發分(fen)子(zi)和離(li)子(zi)的(de)群團(tuan)不(bu)均(jun)勻地(di)分(fen)布於空(kong)間(jian)；電離輻(fu)射(she)與介(jie)質相互(hu)作用時(shi)，介質吸(xi)收能(neng)量(liang)是(shi)無選(xuan)擇性的(de)，而光子(zi)只(zhi)有在光量(liang)子(zi)值(zhi)等(deng)於介質分(fen)子(zi)或原(yuan)子(zi)中(zhong)某(mou)壹(yi)定能(neng)級差時(shi)，才能(neng)被吸收而(er)引(yin)起(qi)原(yuan)子(zi)和分(fen)子(zi)的(de)躍遷。
 電離輻(fu)射(she)可在低溫(wen)下使物質產生活性粒(li)種，而這(zhe)些(xie)活性粒(li)種在通常(chang)化(hua)學反(fan)應中(zhong)常(chang)需(xu)在高(gao)溫條件(jian)下產生。因此(ci)，利用反(fan)應常(chang)可(ke)在低溫(wen)、常(chang)溫(wen)下進(jin)行工業生產，避免易(yi)爆(bao)的(de)高(gao)壓高(gao)溫反(fan)應。
 的(de)研究領域(yu)可(ke)細分(fen)為(wei)氣(qi)體(ti)、水(shui)和水(shui)溶液、有機物、固體(ti)、劑量(liang)學、有機化合(he)物的(de)輻射合(he)成(cheng)、高(gao)分(fen)子(zi)和輻(fu)射(she)加(jia)工工藝學。
 目(mu)前(qian)，發展的(de)趨勢大致(zhi)分(fen)為(wei)三(san)個(ge)方(fang)面：
 加強(qiang)的(de)基礎(chu)研究，特別(bie)是對(dui)短(duan)壽命中(zhong)間(jian)產物的(de)研究。這(zhe)方(fang)面的(de)研究在於探(tan)索(suo)輻(fu)解(jie)產物的(de)形成(cheng)過(guo)程(cheng)及(ji)其規(gui)律並發展為(wei)基礎(chu)化學的(de)壹部分(fen)，後(hou)者尤為(wei)其他(ta)化學家(jia)所重(zhong)視，例(li)如(ru)溶劑化(hua)電子不(bu)僅(jin)為(wei)的(de)研究對象，在光化(hua)學、電化學中(zhong)也必須加(jia)以考(kao)慮。使用(yong)的(de)方(fang)法可以(yi)獲得較(jiao)其他(ta)方(fang)法更純的(de)正(zheng)負(fu)離(li)子(zi)。70年代以來(lai)，由於(yu)實驗技術(shu)的(de)突(tu)飛(fei)猛(meng)進(jin)，如(ru)脈(mai)沖(chong)輻解(jie)技術(shu)和快(kuai)速(su)響(xiang)應(ying)技術(shu)，以(yi)及(ji)低溫(wen)技術(shu)在中(zhong)的(de)應用，短(duan)壽命中(zhong)間(jian)產物的(de)研究獲得迅速(su)的(de)發展。
 近40%的(de)研究與生(sheng)物學有關，研究(jiu)的(de)對象從(cong)糖到酶，幾(ji)乎涉(she)及(ji)整(zheng)個(ge)生物物質領域(yu)。由於(yu)放(fang)射生(sheng)物學的(de)研究達到放射(she)分(fen)子(zi)生物學水平(ping)，必然(ran)要(yao)求與其(qi)相結合(he)，而的(de)基礎(chu)研究如(ru)輻射敏化(hua)和保護(hu)的(de)研究，直接與闡明(ming)輻射損(sun)傷(shang)機理、腫(zhong)瘤放射(she)治(zhi)療(liao)有關。此(ci)外，脈(mai)沖(chong)輻解(jie)和y輻解(jie)是(shi)研究生物化學過程(cheng)的(de)壹種新(xin)方(fang)法。出(chu)現(xian)了壹(yi)些(xie)有希望(wang)的(de)研究課題，如(ru)輻射引(yin)起(qi)的(de)生命物質合(he)成(cheng)、模(mo)擬(ni)細(xi)胞(bao)膜的(de)膠束分(fen)界(jie)面，輻射(she)水溶液化(hua)學和化(hua)學與輻(fu)射相結合(he)的(de)生物效應。
 加(jia)速(su)應用的(de)研究，其中(zhong)高(gao)分(fen)子(zi)仍為(wei)主(zhu)要(yao)方(fang)向，又開辟了壹(yi)些(xie)新(xin)的(de)應用研究(jiu)領域(yu)，如(ru)輻射在食品保藏(zang)、環(huan)境(jing)保護(hu)、生(sheng)物醫學工程中(zhong)的(de)應用，輻射(she)能(neng)的(de)化學儲存(cun)和輻(fu)射(she)在考(kao)古學中(zhong)的(de)應用等(deng)。