Polčas rozpadu rádioaktívnych prvkov - čo to je a ako ju definovať? vzorec polčas

História štúdia rádioaktivity začala 01.3.1896, kedy sa slávny francúzsky vedec Anri Bekkerel náhodne objavil podivnú vec žiarenia uránových solí. Ukázalo sa, že fotografickú dosku, ktoré v krabici so vzorkou poznačené. Je to výsledok krajín majúcich vysokú prenikajúceho žiarenia, ktoré sa obohateného uránu. Táto nehnuteľnosť sa nachádza v tých najťažších prvkov dokončenie periodickú tabuľku. On dostal meno "rádioaktivity".

Predstavíme charakteristiky rádioaktivity

Tento postup - spontánny člen konverzie atóm izotop v inom izotopom so súčasným vývojom elementárnych častíc (elektrónov, atómovými jadrami hélia). atómy konverzie vznikla spontánne, bez potreby externého absorpciu energie. Hlavné množstvo charakterizujúce uvoľňovanie energie počas rádioaktívneho rozpadu, s názvom aktivita.

rádioaktívne vzorka činnosť nazýva pravdepodobného počtu rozkladu vzorky za jednotku času. V SI (System International) jednotky merania sa nazýva becquerel (Bq). V jednom prijala Becquerel taký vzorku aktivitu, ktorá sa vyskytuje v priemere 1 rozpad za sekundu.

A = λN, vyznačujúci sa tým, λ- útlmová konštanta, N - počet aktívnych atómov vo vzorke.

Izolované α, β, y-rozkladá. Zodpovedajúce rovnice sa nazývajú ofsetových pravidlá:

názov	Čo sa deje	reakčná rovnica
α rozpad	konverzie atómového jadra v X Y jadra uvoľnenie jadra atómu hélia	X Z A → Z-Y 2-4 + 4 2 On
β - dezintegrácie	konverzie atómového jadra v jadre X Y s vydaním elektrónov	Z A → Z + X 1 Y A + -1 SK
γ - rozklad	nie sú sprevádzané zmenami v jadre, energia uvoľnená vo forme elektromagnetické vlny	X Z A → Z X A + γ

Časový interval rádioaktivity

V okamihu, keď zrútenie častíc nie je možné nastaviť pre konkrétny atóm. Pre neho je to skôr "nehoda", skôr než vzor. Izolácia energia, ktorá charakterizuje proces, definované ako aktivita vzorky.

Je potrebné poznamenať, že sa mení v priebehu času. Aj keď jednotlivé prvky vykazujú prekvapivý stupeň stálosti žiarenia, sú látky, ktorých aktivita sa znižuje niekoľkokrát v krátkom časovom období. Úžasné odroda! Je možné nájsť vzor v týchto procesov?

Je zistené, že je doba, počas ktorej presne polovica z atómov vzorky prechádza kaz. Tento časový interval sa nazýva "polčas rozpadu". Aký je význam zavedenia tohto konceptu?

Aký je polčas rozpadu?

Zdá sa, že po dobu, zodpovedajúcej dobe, presne polovica aktívnych atómov prítomných prestávky vzoriek. Ale to znamená, že v priebehu všetkých aktívnych atómov rozpadajú úplne dvomi polčasy? Vôbec nie. Po určitom okamihu vo vzorke je polovica z rádioaktívnych prvkov od rovnakého čas zostávajúci atómy rozkladá aspoň polovicu, a tak ďalej. Radiácia pretrváva po dlhý čas, oveľa vyššia, než je polčas. Z tohto dôvodu aktívne atómy vo vzorke sú uložené nezávisle na žiarenie

Polčas rozpadu - veličina, ktorá závisí len od vlastností látky. Táto hodnota je definovaná pre mnoho známych rádioaktívnych izotopov.

Tabuľka: "polčas rozpadu niektorých izotopov"

názov	označenie	typ úpadku	half-life
rádium	88 R 219	alfa	0.001 sekundy
magnézium	12 mg 27	beta	10 minút
radón	86 Rn 222	alfa	3.8 dni
kobalt	27 Co 60	beta, gama	5,3 rokov
rádium	88 R 226	alfa, gama	1620 rokov
urán	92 238 U	alfa, gama	4,5 miliardy rokov

Stanovenie polčasu predviedol experimentálne. V laboratórnych štúdiách vykonaných opakovane meranie aktivity. Keďže laboratórnych vzoriek s minimálnou veľkosťou (bezpečnostné výskumník je predovšetkým), pokus sa vykonáva rôznych časových intervaloch, mnohokrát zopakuje. Je založená na pravidelnosti zmenu pôsobí aktivity.

Na určenie polčas je nameraná aktivita vzorky v určitých časových intervaloch. Vzhľadom na to, že parameter súvisí s množstvom rozrušených atómov z rádioaktívneho rozpadu zákona, stanovenie polčas.

Príklad definície pre izotopu

Nech je počet aktívnych prvkov izotopu v danom čase je rovný N, časový interval počas ktorého je pozorovanie t ₂ - t _1, kde je začiatok a koniec sú dostatočne blízko pozorovaní. Predpokladajme, že n - počet atómov rozpadol v danom časovom intervale, potom n = KN (t ₂ - t _1).

V tomto výraze, K = 0693 / T½ - súčiniteľ úmernosti, tzv konštanta rozpadu. T½ - polčas rozpadu izotopu.

Predpokladajme, že pre časové slotu jednotky. Tak K = n / N označuje zlomok izotopov jadier prítomný rozpadajúce sa za jednotku času.

Znalosť hodnoty útlmu konštanta môže byť určená a polčas rozpadu: T½ = 0,693 / K.

Z toho vyplýva, že za jednotku času bez prestávky určitý počet aktívnych atómov, a určitý podiel.

Zákon rádioaktívneho rozpadu (spp)

Half-life je základom spp. Vzor odvodený Frederick Soddy a Ernest Rutherford na základe experimentálnych výsledkov v roku 1903. Je prekvapujúce, že niekoľko merania boli vykonané s nástrojmi, ktoré sú ďaleko k dokonalosti, pokiaľ ide o na začiatku dvadsiateho storočia, viedol k presnému a platné výsledky. Stal sa základom teórie rádioaktivity. Odvodíme matematický zápis rádioaktívneho rozpadu práva.

- Nechajte N ₀ - počet aktívnych atómov v aktívnom čase. Po časovom intervale t bude nondecomposed N prvkov.

- V čase, ktorá sa rovná polčasu zostáva presne polovica z aktívnych prvkov: N = N _0/2.

- Po dobu ďalších jednej polovice vzorky sú: N = N = N _{0/4 0/2} ² aktívnych atómov.

- po dobu rovno ďalšie polčasom, vzorka sa ponechá len: N = N = N _{0/8 ^0/2} March.

- V dobe, keď hostiteľská n polvlny vo vzorke zostane ₀ N = N / 2 ⁿ aktívnych častíc. V tomto výraze n = t / T½: pomer sondy k polčasu.

- má SPP trochu iný matematický výraz, ktorý je výhodnejší z úloh: N = N ₀ 2 ^{- t / _T½.}

Vzor umožňuje určiť, okrem polčasom, počet aktívnych atómov izotopov nondecomposed v danom čase. Poznať počet atómov vzorky na začiatku sledovania, po nejakom čase, môžete určiť životnosť lieku.

Určite polčas rozpadu rádioaktívneho rozpadu práva vzorca Pomáha len vtedy, ak určité parametre: počet aktívnych izotopov vo vzorke, je ťažké nájsť dostatočne.

dôsledky zákona

Zaznamenávanie spp vzorec môže, za použitia konceptu masových atómov aktivity a prípravy.

Aktivita je úmerná počtu rádioaktívnych atómov: A = A ₀ • 2 ^{-t / T.} V tomto vzorci A ₀ - vzorka činnosť v čase nula, A - aktivita po t sekúnd, T - polčasu.

Hmotnosť látky môžu byť použité vo vzore: m = m ₀ • 2 ^{-t / T}

V prípade akýchkoľvek pravidelných intervaloch prestávky úplne rovnaký podiel rádioaktívnych atómov k dispozícii v tomto lieku.

Medze použiteľnosti zákona

Zákon vo všetkých ohľadoch je štatistický, definovanie procesov v mikrokozme. Je zrejmé, že polčas rozpadu rádioaktívnych prvkov - štatistiku. Pravdepodobnostné charakter udalostí v atómových jadier naznačuje, že ľubovoľný jadro môže zrútiť kedykoľvek. Predpovedajú udalosť, je nemožné, môžeme určiť iba jej dôveryhodnosť naraz. Ako výsledok, polčas nedáva zmysel:

• pre konkrétny atóm;
• minimálna vzorka hmoty.

životnosť atómu

Existencia atómu v pôvodnom stave môže trvať sekundy, a možno milióny rokov. Hovorí o dobe častíc života tiež nie je nutné. Zadaním množstvo rovnajúce sa priemerné hodnoty životnosti atómov, možno hovoriť o existencii atómov rádioaktívnym izotopom, účinky rádioaktívneho rozpadu. Polčas rozpadu atómového jadra, závisí na vlastnostiach atómu a nie je závislá na iných veličín.

Je možné riešiť problém: ako nájsť polčas poznať priemernú životnosť?

Pre určenie polčasu komunikačnú vzorec pre strednú dobu životnosti atómu a útlmová konštanta pomoc, nie menej.

_{τ = T 1/2 / In2 = T} 1/2 / 0693 = 1 / λ.

V tomto zázname, ▼ - priemernej životnosti, lambda - rozpadové konštanty.

použitie polčas

Žiadosť spp pre určovanie veku jednotlivých vzoriek je rozšírená v prieskume z konca dvadsiateho storočia. Presnosť určenia veku fosílnych artefaktov je tak zvýšená, ktoré môžu poskytnúť vhľad do doby životnosti tisícročia pred naším letopočtom.

Radiocarbon fosílne organické vzoriek založené na zmene uhlík-14 (aktivita rádioaktívneho uhlíka) prítomné vo všetkých organizmoch. Spadá do živého tela počas metabolizmu a je v nej obsiahnutá v určitej koncentrácii. Po smrti metabolizmu s prostredím zaniká. Koncentrácia rádioaktívneho uhlíka klesne v dôsledku prirodzeného rozpadu, aktivita klesá proporcionálne.

U takých hodnôt, polčas, vzorec zákona rádioaktívneho rozpadu pomáha určiť čas ukončení životnosti organizmu.

Reťaz rádioaktívnych premien

rádioaktivita štúdie vykonávali v laboratórnych podmienkach. Amazing schopnosť rádioaktívnych prvkov zostáva aktívny niekoľko hodín, dní alebo dokonca rokoch nemohol prísť ako prekvapenie na začiatku fyzici dvadsiateho storočia. Štúdia, napríklad, tórium, nasledovaný neočakávaný výsledok: v uzavretej ampulke jej činnosti bol významný. Pri najmenšom závane nej spadol. Záver bol jednoduchý: premena tória sprevádzané uvoľnením radónu (plyn). Všetky prvky v rádioaktivity premenený úplne inú látku, a v ktorom sa fyzikálne a chemické vlastnosti. Táto látka, podľa poradia, je tiež nestabilná. Teraz je známe, tri série podobných transformáciou.

Znalosť týchto transformáciou sú nesmierne dôležité pre určenie času nedostupnosti plôch znečistených v procese atómovej a jadrového výskumu či katastrof. Polčas rozpadu plutónia - v závislosti na jeho izotopy - v rozmedzí od 86 s (Pu 238) do 80 mA (Pu 244). Koncentrácia každého izotopu dáva predstavu o obdobie dekontaminačné plochy.

najdrahšie kov

Je známe, že v modernej dobe je oveľa drahšie ako kovové zlato, striebro a platina. Patrí medzi ne plutónia. Je zaujímavé, že v prírode vytvoreného vo vývoji plutónia nebol nájdený. Väčšina prvkov sú získané v laboratórnych podmienkach. Prevádzka plutónia-239 v nukleárnych reaktoroch mu umožnila, aby sa stal veľmi populárny v týchto dňoch. Získanie dostatočné na reaktorovom o množstve izotopu z praktického hľadiska neoceniteľné.

Plutónium-239 sa získa in vivo v dôsledku reťazovej reakcia v uránu-239 Neptúnium-239 (polčas rozpadu - 56 hodín). Podobne ako reťaz umožňuje hromadiť plutónium v jadrových reaktoroch. Miera výskytu požadovaného počtu presahuje prirodzené miliardy krát.

Aplikácie v oblasti energetiky

Dnes sa veľa hovorí o nedostatkoch jadrovej energie a "podivnosti" ľudstva, že takmer každý otvor slúži k zabiť ich vlastného druhu. Otvorenie plutónia-239, ktorý ich schopný podieľať sa na nukleárnej reťazovej reakcie sa nechá použiť ako pokojné zdroj energie. Uránu-235 je analógom plutónia nájdené vo svete je extrémne vzácny, vyberte ho z uránovej rudy je omnoho ťažšie, než sa dostať plutónium.

Age of the Earth

Rádioizotop analýza izotopov rádioaktívnych prvkov dáva presnejší obraz o životnosti konkrétneho vzorky.

Použitie transformácie reťaz "urán - tórium", obsiahnutých v zemskej kôre, umožňuje určiť vek našej planéty. Percento týchto prvkov v priemere v celej kúry je základom tohto spôsobu. Podľa najnovších údajov, staroba Zem je 4,6 miliardy rokov.