輻射化學(xué)

2005/12/16 7:13:00

    電離輻射作用于物質(zhì)，導(dǎo)致原子或分子的電離和激發(fā),，產(chǎn)生的離子和激發(fā)分子在化學(xué)上是不穩(wěn)定的,，會迅速轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂苫�和中性分子并引起�?fù)雜的化學(xué)變化。已知的輻射化學(xué)變化主要有輻射分解,、輻射合成,、輻射氧化還原、輻射聚合,、輻射交聯(lián),、輻射接枝、輻射降解以及輻射改性等,。

    輻射化學(xué)的形成和發(fā)展,，促進了人們對化學(xué)基本規(guī)律的研究，從而建立了新的快速反應(yīng)研究方法,，使研究深入于微觀反應(yīng)領(lǐng)域,；同時也促進了生物化學(xué)的研究，如測定酶的單電子氧化還原電位,。模擬細胞膜上物質(zhì)的還原過程等,。

    輻射化學(xué)學(xué)科的形成，與放射化學(xué)及原子能工業(yè)的發(fā)展緊密聯(lián)系,。輻射化學(xué)研究始自貝克勒爾,，1896年他發(fā)現(xiàn)鈾化合物能發(fā)射穿透性輻射，能使照相底片感光變黑,。居里夫婦發(fā)現(xiàn)元素鐳后,，對鐳進行研究并分離出較多的鐳，同時也進行了早期的輻射化學(xué)研究,。他們發(fā)現(xiàn)了鐳鹽能引起水的分解,、玻璃儀器的變色等現(xiàn)象,。

    由于有了較強的α輻射源，林德開始廣泛研究了α射線對氣體的作用,。他發(fā)現(xiàn)在α射線的作用下,，簡單氣體物可轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w混合物，碳氫化合物可轉(zhuǎn)變成比母體化合物分子量大(或小)的碳氫化合物的混合物,。1910年林德通過研究α射線在氣體中產(chǎn)生的離子對數(shù)目和發(fā)生化學(xué)變化的分子數(shù)間的關(guān)系,，首先用離子對產(chǎn)額定量表示氣體中引起的輻射化學(xué)效應(yīng)。隨著鐳和γ射線用于醫(yī)療,，弗里克建立了利用亞鐵體系來測定X射線劑量的方法,，這標志著輻射化學(xué)研究進入定量階段。

    1942年以后,，原子能事業(yè)迅速發(fā)展,，各種粒子加速器和反應(yīng)堆相繼建立，為輻射化學(xué)研究提供了供各種目的使用的強大輻射源,。另一方面原子能事業(yè)迅速發(fā)展又向輻射化學(xué)家提出了許多亟待解決的問題,，例如輻射損傷問題、耐輻照材料的研究及如何利用輻射能等,。

    所有這些研究的積累，使得輻射化學(xué)逐漸形成了一門完整的學(xué)科,。20世紀60年代以來,，脈沖技術(shù)的發(fā)展為研究短壽命中間產(chǎn)物的吸收或發(fā)射光譜和衰變動力學(xué)創(chuàng)造了條件，使我們能觀察到在納秒或更短的時間內(nèi)所進行的過程,。輻射化學(xué)的基礎(chǔ)理論進入了一個嶄新的階段,。70年代，由于電子束裝置每千瓦小時價格的降低和鉆60輻照裝置的優(yōu)良設(shè)計和安全運轉(zhuǎn),，又發(fā)展了一種新興的產(chǎn)業(yè)—輻射加工工藝,。

    輻射化學(xué)與光化學(xué)有密切的關(guān)系，這兩門學(xué)科之間存在著許多的共同點,，例如兩者有類似的反應(yīng)機理,，輻射化學(xué)的許多理論建立在光化學(xué)的研究基礎(chǔ)上等。因此從某種意義上講,，可以把輻射化學(xué)看作是光化學(xué)的延伸和分支,。輻射化學(xué)還和核化學(xué)、熱原子化學(xué)及電子偶素化學(xué),、介子化學(xué)等緊密關(guān)聯(lián),。

    輻射化學(xué)反應(yīng)與普通化學(xué)反應(yīng)相比，具有一些比較明顯的特點：由電離輻射引起的原初激發(fā)態(tài),、離子態(tài)常具有極高的能量和活性,，用光化學(xué)的方法一般難于產(chǎn)生,；在射線通過介質(zhì)產(chǎn)生的徑跡周圍，活性粒種形成一種特殊的分布,，一組組緊挨在一起的激發(fā)分子和離子的群團不均勻地分布于空間,；電離輻射與介質(zhì)相互作用時，介質(zhì)吸收能量是無選擇性的,，而光子只有在光量子值等于介質(zhì)分子或原子中某一定能級差時,，才能被吸收而引起原子和分子的躍遷。

    電離輻射可在低溫下使物質(zhì)產(chǎn)生活性粒種,，而這些活性粒種在通�,；瘜W(xué)反應(yīng)中常需在高溫條件下產(chǎn)生。因此,，利用輻射化學(xué)反應(yīng)�,？稍诘蜏亍⒊�溫下進行工業(yè)生產(chǎn),，避免易爆的高壓高溫反應(yīng),。

    輻射化學(xué)的研究領(lǐng)域可細分為氣體輻射化學(xué)、水和水溶液輻射化學(xué),、有機物輻射化學(xué),、固體輻射化學(xué)、劑量學(xué),、有機化合物的輻射合成,、高分子輻射化學(xué)和輻射加工工藝學(xué)。

    目前,，輻射化學(xué)發(fā)展的趨勢大致分為三個方面：

    加強輻射化學(xué)的基礎(chǔ)研究,，特別是對短壽命中間產(chǎn)物的研究。這方面的研究在于探索輻解產(chǎn)物的形成過程及其規(guī)律并發(fā)展為基礎(chǔ)化學(xué)的一部分,，后者尤為其他化學(xué)家所重視,，例如溶劑化電子不僅為輻射化學(xué)的研究對象，在光化學(xué),、電化學(xué)中也必須加以考慮,。使用輻射化學(xué)的方法可以獲得較其他方法更純的正負離子。70年代以來,，由于實驗技術(shù)的突飛猛進,，如脈沖輻解技術(shù)和快速響應(yīng)技術(shù)，以及低溫技術(shù)在輻射化學(xué)中的應(yīng)用,，短壽命中間產(chǎn)物的研究獲得迅速的發(fā)展,。

    近40%的輻射化學(xué)研究與生物學(xué)有關(guān)，研究的對象從糖到酶,，幾乎涉及整個生物物質(zhì)領(lǐng)域,。由于放射生物學(xué)的研究達到放射分子生物學(xué)水平,，必然要求輻射化學(xué)與其相結(jié)合，而輻射化學(xué)的基礎(chǔ)研究如輻射敏化和保護的研究,，直接與闡明輻射損傷機理,、腫瘤放射治療有關(guān)。此外,，脈沖輻解和y輻解是研究生物化學(xué)過程的一種新方法,。出現(xiàn)了一些有希望的研究課題，如輻射引起的生命物質(zhì)合成,、模擬細胞膜的膠束分界面,，輻射水溶液化學(xué)和化學(xué)與輻射相結(jié)合的生物效應(yīng)。

    加速輻射化學(xué)應(yīng)用的研究,，其中高分子輻射化學(xué)仍為主要方向,，又開辟了一些新的應(yīng)用研究領(lǐng)域，如輻射在食品保藏,、環(huán)境保護,、生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用，輻射能的化學(xué)儲存和輻射在考古學(xué)中的應(yīng)用等,。