核化学

提示：此条目页的主题不是辐射化学或放射化学。

核化学（英语：Nuclear chemistry，又称为核子化学）是研究稳定和放射性原子核的反应、性质、结构、分离、鉴定等的一门学科。例如，研究不同的次原子粒子怎样共同形成一个原子核以及研究原子核之中的物质究竟是如何变化的。

早期历史

在威廉·伦琴发现X射线之后，很多科学家开始研究把放射线离子化。他们的其中之一就是亨利·贝克勒，他研究磷光与相片板变黑的关系。当贝克勒（在法国工作）发现这个时，没有其他能量来源，铀产生了射线可以令相片板变黑，放射线被发现。玛丽亚·居里（在巴黎工作）与她的丈夫皮埃尔·居里从铀离析了两种新的放射性元素。他们用辐射来识别哪一种是化学离析后放射线的光束；他们把铀离析至各不同已知的化学元素，并量度各元素的放射线。之后他们试图更进一步地离析这些放射性级分去离析一种更活跃的更小的级分。就这样他们离析出了钋和镭。大约1901年，人们发现吸收过多辐射会在人体造成伤害，贝克勒常在袋中带著一个镭的样本，他吸收了过多辐射，因而造成辐射灼伤。

放射性衰变

α衰变

主条目：α衰变

放射性原子核放出α粒子（氦-4原子核）而转变为另一种核，衰变之后核电荷数减少2，质量数减少4。

235
92U
→ 231
90Th
+ 4
2He

β^-衰变

主条目：负β衰变

为β衰变的一种。放射性原子核放出电子和反电中微子而转变为另一种核，衰变之后核电荷数升高1，质量数不变。

137
55Cs
→ 137
56Ba
+
e−
+
ν
e

正电子发射

主条目：正电子发射

又称β⁺衰变，即释放正电子的衰变，为β衰变的一种。放射性原子核放出正电子和电中微子而转变为另一种核，衰变之后核电荷数减少1，质量数不变。从原子核释放出来的正电子极易与核外的电子相撞并湮灭，从而变为2个光子。

30
15P
→ 30
14Si
+
e+
+
ν
e

电子捕获

主条目：电子捕获

又称逆β衰变或K层俘获，为β衰变的一种。放射性原子核的质子吸收一个轨域电子并成为中子，转变为另一种核，并放出电中微子，衰变之后核电荷数减少1，质量数不变。

111
49In
+
e−
→ 111
48Cd
+
ν
e

人工核反应

发现

最早的人工核反应是卢瑟福于1919年用钋-214释放的α粒子轰击氮-14所完成的。
1934年，约里奥-居里夫妇利用人工核反应制得了磷-30，这是自然界中所不存在的磷的同位素。夫妇二人也因此获得了诺贝尔奖。磷-30会发生正电子衰变，引起了不小的轰动。

应用

同位素示踪

生物学家卡尔文利用碳-14来研究光合作用中的碳的动态，取得了丰硕的成果。

确定年代

利用碳-14等放射性核素可以测定年代，称作放射性定年法，对于考古研究有着重要的意义。

裂变与聚变

核裂变

核裂变为较重的原子核分裂成两个以上较轻的原子核及次原子粒子的过程，可分为自发分裂及诱发分裂。自发分裂是一种放射性衰变的形式，诱发分裂则属于核反应的一种。

核裂变示意图

核聚变

核聚变为两个轻原子核聚合成一个较重原子核的核反应。

核聚变示意图

核稳定理论

稳定核的质子中子比

原子核所具有的质子数于中子数均为偶数时，更为稳定。

结合能

原子核分解成为其组成的质子和中子所需要的能量。