Formare, Știință
Timpul de înjumătățire a elementelor radioactive - ceea ce este și cum să-l definească? Formula de înjumătățire
Istoria studiului de radioactivitate a început o martie 1896, când celebrul om de știință francez Anri Bekkerel a descoperit accidental un lucru ciudat în radiații de săruri de uraniu. Sa dovedit că o placă fotografică, plasată într-o cutie cu o probă marcată. Acesta este rezultatul unor țări care au radiații de înaltă penetrante, care a îmbogățit uraniu. Această proprietate se găsește în cele mai grele elemente, completând tabelul periodic. El a fost dat numele de „radioactivitate“.
Introducem caracteristicile de radioactivitate
Acest proces - spontan membru conversie atom izotop într-un izotop diferit cu evoluția simultană a particulelor elementare (electroni, nucleele atomice de heliu). atomii de conversie a apărut spontan, fără a fi necesară absorbția de energie externă. Cantitatea principală care caracterizează eliberarea de energie în timpul procesului de dezintegrare radioactivă, numita activitate.
A = λN, in care constanta degradare λ-, N - numărul de atomi activi din eșantion.
α izolat, β, y-dezintegrări. Ecuațiile corespunzătoare sunt numite reguli de compensare:
nume | Ce se întâmplă | ecuaţia reacției |
α degradare | conversia nucleului atomic în X Y nucleu eliberând nucleul unui atom de heliu | X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 El |
β - dezintegrare | conversia nucleului atomic în nucleul X Y cu eliberare de electroni | Z A → Z + X 1 Y A + -1 e A |
γ - degradare | nu este însoțită de schimbări în nucleu, energia eliberata sub forma unei unde electromagnetice | X Z A → Z X A + γ |
Intervalul de timp în radioactivitate
Momentul prăbușirii particulelor nu poate fi setat pentru atom particular. Pentru el, este mai degrabă un „accident“, mai degrabă decât un model. Izolarea energiei care caracterizează procesul, definit ca activitatea eșantionului.
Se stabilește că există un timp în care exact jumătate din atomii de specimenului în curs de degradare. Acest interval de timp se numește „timp de înjumătățire“. Care este sensul introducerii acestui concept?
Care este perioada de înjumătățire?
Se pare că, pentru o perioadă egală cu perioada, exact jumătate a atomilor activi rupe probă prezente. Dar acest lucru nu înseamnă că, în timpul tuturor atomilor activi se dezintegreze complet în două perioade de înjumătățire? Deloc. După un anumit punct în eșantion este jumătate din elementele radioactive cu aceeași cantitate de atomi rămași timp chiar jumătate se descompune, și așa mai departe. Radiația persistă pentru o lungă perioadă de timp, mult mai mare decât timpul de înjumătățire. Prin urmare, atomii activi din eșantion sunt stocate în mod independent de radiațiile
Timpul de înjumătățire - o cantitate care depinde numai de proprietățile substanței. Valoarea este definită pentru mulți izotopi radioactivi cunoscuți.
Tabel: „Dezintegrarea de înjumătățire a anumitor izotopi“
| nume | denumire | tip de degradare | timp de înjumătățire |
radiu | 88 Ra 219 | alfa | 0,001 secunde |
magneziu | 12 Mg 27 | beta | 10 minute |
radon | 86 222 Rn | alfa | 3.8 zile |
cobalt | 27 Co 60 | beta, gamma | 5,3 ani |
radiu | 88 Ra 226 | alfa, gamma | 1620 ani |
Uranus | 92 238 U | alfa, gamma | 4,5 miliarde de ani |
Determinarea timpului de înjumătățire realizată experimental. In studiile de laborator efectuat în mod repetat măsurarea activității. Deoarece probele de laborator de mărime minimă (cercetător de securitate este mai presus de toate), experimentul este efectuat la intervale diferite, care se repetă de mai multe ori. Ea se bazează pe regularitatea activității agenților de schimbare.
Pentru a determina timpul de înjumătățire este activitatea măsurată a probei la anumite intervale de timp. Având în vedere faptul că parametrul raportat la cantitatea de atomi dezintegrate din legea dezintegrării radioactive, determinarea timpului de înjumătățire.
Definiții EXEMPLU pentru izotopul
Fie numărul de elemente active ale izotopului la un moment dat este egal cu N, intervalul de timp în care observația este t 2 - t 1 unde începutul și sfârșitul sunt suficient de apropiate de observare. Să presupunem că n - numărul de atomi dezintegrat într - un interval de timp dat, atunci n = KN (t 2 - t 1).
În această expresie, K = 0693 / T½ - factor de proporționalitate, numită constantă degradare. T½ - perioada de înjumătățire a izotopului.
Să presupunem pentru unitatea de interval de timp. Astfel, K = n / N indică fracțiunea de nuclee izotopilor prezent de dezintegrare per unitate de timp.
Cunoscând valoarea constantei degradare poate fi determinată și de înjumătățire de degradare: T½ = 0693 / K.
Rezultă că, pentru fiecare unitate de timp nu se rupe un anumit număr de atomi activi, și o anumită proporție.
Legea dezintegrarii radioactive (spp)
Timpul de înjumătățire plasmatică este de bază spp. Modelul derivat Frederick Soddy și Ernest Rutherford, pe baza rezultatelor experimentale în 1903. Este surprinzător faptul că mai multe măsurători efectuate cu instrumente care sunt departe de a fi perfectă în ceea ce privește începutul secolului XX, a dus la o rezultate precise și valide. El a devenit baza teoriei de radioactivitate. Deducem o intrare matematică a legii dezintegrarii radioactive.
- Fie N 0 - numărul de atomi activi în timpul activ. După intervalul de timp t va nondecomposed N elemente.
- La un moment egal cu timpul de înjumătățire rămân exact jumătate din elementele active: N = N 0/2.
- După o perioadă suplimentară de o jumătate din eșantion sunt: N = N = N 0/4 0/2 2 atomi activi.
- După un timp egal cu încă o jumătate de viață, proba se va păstra numai: N = N = N 0/8 0/2 martie.
- La un moment în care jumătățile de perioadele gazdă n în specimen va rămâne 0 N = N / 2 n particulelor active. În această expresie n = t / T½: raportul sondei la timpul de înjumătățire.
- are spp expresie matematică oarecum diferită , care este mai convenabil în sarcinile: N = N 0 2 - t / T½.
Modelul permite să se determine, în plus față de perioada de înjumătățire, numărul de atomi de izotopi activi nondecomposed la un moment dat. Cunoscând numărul de atomi de probă la începutul observației, după ceva timp, puteți determina durata de viață a medicamentului.
Se determină timpul de înjumătățire cu formula legii dezintegrarii radioactive ajută numai în cazul în care anumiți parametri: numărul de izotopi activi din eșantion, este dificil de a găsi suficient.
Consecințele legii
Înregistrarea spp formula poate, folosind conceptul de atomi de activitate și de pregătire în masă.
Activitatea este proporțională cu numărul de atomi radioactivi: A = A 0 • 2 -t / T. În această formulă, A 0 - activitate de probă la momentul zero, A - activitate după t secunde, T - timp de înjumătățire.
Greutatea substanței poate fi utilizată în model: m = m 0 • 2 -t / T
Pentru orice intervale regulate rupe absolut aceeași proporție a atomilor radioactivi disponibile în acest preparat.
Limitele de aplicabilitate a legii
Legea din toate punctele de vedere este o statistică, definirea proceselor într-un microcosmos. Se înțelege că perioada de înjumătățire a elementelor radioactive - statistică. Caracterul probabilistic al evenimentelor din nuclee atomice sugerează că nucleul arbitrar se poate prăbuși în orice moment. Prezice un eveniment este imposibil, putem determina doar credibilitatea sa la un moment dat. Ca urmare, perioada de înjumătățire nu are nici un sens:
- pentru un anumit atom;
- mase minim de probe.
Durata de viață a atomului
Existența atomului în starea sa inițială poate dura un al doilea, și poate chiar milioane de ani. Vorbeste despre timpul particulelor de viață nu este de asemenea necesară. Prin introducerea o sumă egală cu valoarea medie a duratei de viață a atomilor, poți vorbi despre existența atomilor de un izotop radioactiv, efectele dezintegrării radioactive. Timpul de înjumătățire a nucleului atomic depinde de proprietățile atomului și nu depinde de alte cantități.
Este posibil pentru a rezolva problema: cum să găsească perioada de înjumătățire, cunoscând durata medie de viață?
Pentru a determina formula de comunicare de înjumătățire pentru durata de viață medie a atomului si ajutorul constanta de degradare, nu mai puțin.
τ = T 1/2 / In2 = T 1/2 / 0693 = 1 / λ.
În această înregistrare, τ - durata medie de viață, λ - constanta de degradare.
Utilizarea de înjumătățire
Cerere spp pentru determinarea vârsta probelor individuale este larg răspândită în cercetarea de la sfârșitul secolului al XX-lea. Precizia determinării vârstei de artefacte fosile este atât de crescută care ar putea oferi o perspectiva asupra timpului de viață al mileniu BC.
Radiocarbon fosili eșantioane organice bazate pe schimbarea activității de carbon-14 (radiocarbon) prezentă în toate organismele. Ea se încadrează într-un organism viu în timpul metabolismului și este conținută în acesta într-o anumită concentrație. După moartea metabolismului cu mediul încetează. Concentrația de carbon radioactiv scade datorită putrezire naturale, activitatea scade proporțional.
Cu astfel de valori, perioada de înjumătățire, formula legii dezintegrarii radioactive ajută pentru a determina momentul încetării vieții a organismului.
Lanțul transformărilor radioactive
Studiile de radioactivitate au fost efectuate în condiții de laborator. capacitate uimitoare de elemente radioactive rămân active timp de ore, zile sau chiar ani, nu a putut să vină ca o surpriză la începutul secolului XX fizicienii. Studii, de exemplu, toriu, urmat de un rezultat neașteptat: într-o fiolă închisă a activității sale a fost semnificativă. La cea mai mică izul a căzut. Concluzia a fost simplu: conversia toriului însoțită de eliberarea de radon (gaz). Toate elementele din radioactivitatea transformată într-o substanță complet diferită, și în care proprietățile fizice și chimice. Această substanță, la rândul său, este de asemenea instabilă. Este cunoscut acum trei rânduri de transformări similare.
Cunoașterea acestor transformări sunt extrem de importante în determinarea timpului zonelor contaminate inaccesibilitate în procesul cercetării atomice și nucleare sau catastrofe. Timpul de înjumătățire de plutoniu - în funcție de izotopii săi - în intervalul de la 86 s (Pu 238) 80 Ma (Pu 244). Concentrația fiecărui izotop da o idee despre perioada zonei de decontaminare.
Cel mai scump de metal
Este cunoscut faptul că, în timpurile moderne există un metal mult mai scump decât aurul, argintul și platina. Printre acestea se numără plutoniu. Interesant, în natura creată în evoluția plutoniului nu este găsit. Majoritatea elementelor sunt obținute în condiții de laborator. Funcționarea plutoniu-239 în reactoare nucleare a i-au permis să devină extrem de popular in aceste zile. Obținerea suficientă pentru utilizarea în reactoarele de valoarea izotopului face, practic, de neprețuit.
Plutoniu-239 este obținut in vivo ca rezultat al reacțiilor în lanț în uraniu-239 Neptunium-239 (timpul de înjumătățire - 56 ore). lanț similară permite să acumuleze plutoniu în reactoarele nucleare. Rata de apariție a numărului necesar depășește miliardele naturale de ori.
Aplicarea în Energie
Se discută mult despre deficiențele de putere nucleară și „ciudățenia“ a omenirii, care aproape orice deschidere este folosit pentru a ucide propriul lor fel. Deschiderea plutoniu-239, care este capabil să participe la reacție nucleară în lanț este lăsat să-l utilizeze ca sursă de energie liniștită. Uraniu-235 este un analog al plutoniului găsit în lume este extrem de rară, selectați - l din minereu de uraniu este mult mai dificil decât pentru a obține plutoniu.
Vârsta Pământului
Analiza radioizotopi de izotopi ai elementelor radioactive oferă o idee mai precisă a duratei de viață a unui anumit eșantion.
Folosind lanțul de transformare „a uraniului - toriu“, conținută în scoarța terestră, face posibilă pentru a determina vârsta planetei noastre. Procentul acestor elemente în medie pe tot crusta stă la baza acestei metode. Conform ultimelor date, vârsta Pământului este de 4,6 miliarde de ani.
Similar articles
Trending Now