Poolväärtusaeg radioaktiivsete elementide - mis see on ja kuidas seda defineerida? Valemiga poolestusaeg

Ajalugu uuring radioaktiivsuse hakkas 1. märts 1896, kui kuulus Prantsuse teadlane Anri Bekkerel kogemata avastas kummaline asi kiirguse uraani soolad. Selgus, et fotoplaat, pannakse kasti proovi varjutasid. See on tulemus riigid kellel kõrge läbistava kiirguse, mis oli rikastatud uraani. See majutusasutus on leitud kõige raskema elemente, täites perioodilise tabeli. Ta sai nime "radioaktiivsus".

Tutvustame omadused radioaktiivsuse

See protsess - spontaanne muundamise aatomid isotoobi teist isotoopi samaaegsete evolutsiooni elementaarsed osakesed (elektronid, aatomituumade heelium). Conversion aatomit ilmus spontaanselt, ilma täiendavate väliste energianeeldumine. Peamiseks kogust iseloomustavaid energia vabanemine käigus radioaktiivse lagunemise, nimetatakse aktiivsust.

radioaktiivse proovi aktiivsus nimetatakse tõenäolisema arvu kõdunemise proovi ajaühikus. In SI (System International) mõõtühik seda nimetatakse bekerell (Bq). Ühes Bekrell vastu sellise proovi aktiivsusega, mis esineb keskmiselt 1 lagunemist sekundis.

A = ln, milles λ- lagunemise konstant, N - mitmeid aktiivseid aatomit proovis.

Eraldatud α, β, γ-laguneb. Vastav võrrandeid nimetatakse nihe reeglid:

nimi	Mis juhtub	reaktsiooni võrrandi
α lagunemine	konversioon aatomi tuumas X Y tuumas vallandav tuumas heeliumi aatom	X Z → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Ta
β - lagunemist	konversioon aatomi tuumas X Y tuuma elektroni vabanemisega	Z → Z + X1 Y A + -1 e
γ - sumbumise	ei kaasne muutusi tuuma, vabanev energia kujul elektromagnetilise laine	X Z → Z X A + γ

Ajavahemik radioaktiivsuse

Hetkest kokkuvarisemist osakesed ei saa määrata konkreetse aatomiga. Tema jaoks on see pigem "õnnetus", mitte muster. Eraldamine energia, mis iseloomustab protsessi, mis on määratletud kui tegevus proovi.

See on märganud, et see muutub aja jooksul. Kuigi üksikelemendid ilmutavad üllatavat kraadi püsivuse kiirgus on ained, mille aktiivsus väheneb mitu korda lühikese aja jooksul. Amazing erinevaid! Kas on võimalik leida mustrit nendes protsessides?

On kindlaks tehtud, et on olemas, mille kestel täpselt pooled aatomit isendile toimumas lagunemine. See ajavahemik on "poolestusaeg". Mis on tähendus Selle mõiste?

Mis on poolestusaeg?

Ilmneb, et teatud aja võrdne perioodi täpselt pooled aktiivsed aatomid proov puruneb. Aga kas see tähendab, et ajal kõik aktiivsed aatomid täielikult lagunema kaks poolväärtusaeg? Üldse mitte. Pärast teatud punkti proovis on pool radioaktiivsete elementide poolt sama ajaga ülejäänud aatomid laguneb isegi poole, ja nii edasi. Kiirgus püsib kaua, palju suurem kui pool elu. Seega võib aktiivne aatomit proovis hoitakse sõltumatult kiirgus

Poolväärtusaeg - kogus, mis sõltub ainult aine omaduste kohta. Väärtust defineeritakse tuntud palju radioaktiivseid isotoope.

Tabel: "poolväärtusaeg lagunemine teatud isotoobid"

nimi	nimetus	tüüp kõdunemise	poolväärtusaeg
raadium	88 Ra 219	alfa	0,001 sekundit
magneesium	12 Mg 27	beeta	10 minutit
radooni	86 Rn 222	alfa	3,8 päeva
koobalt	27. Co 60	beeta-, gamma-	5.3 aastat
raadium	88 Ra 226	alfa, gamma	1620 aastat
Uraan	92 238 U	alfa, gamma	4,5 miljardit aastat

Määramine poolväärtusaeg läbi katseliselt. Laboratoorsete uuringute läbi korduvalt aktiivsuse mõõtmiseks. Kuna laboratoorsed proovid alammõõdu (turvalisuse teadlane on ennekõike), katse viiakse läbi erinevatel aegadel, korratakse mitu korda. See põhineb korrektsuse muudatuste agentide tegevus.

Selleks et teha kindlaks selle poolestusaeg on mõõdetud aktiivsus proovi kindlate ajavahemike järel. Arvestades, et parameetri seotud kogus peenestatud aatomite radioaktiivse lagunemise seaduse määramisel poolestusaeg.

Näide määratlused isotoobi

Olgu mitmeid aktiivseid elemente isotoobi kindlal ajahetkel võrdub N, ajavahemik, mille jooksul tähelepanek on t ₂ - t _1, kus algus ja lõpp on piisavalt tihedad tähelepanek. Oletame, et n - aatomite arv lagunesid mingi kindla ajavahemiku jooksul, siis n = KN (t ₂ - t _1).

Selles ekspressiooni, K = 0693 / T½ - proportsionaalsus tegur, mida nimetatakse lagunemise konstant. T½ - poolestusaeg isotoobi.

Oletame ajapilu üksus. Seega K = n / N näitab murdosa isotoobi tuumade purustamisüksuse ajaühikus.

Teades väärtus sumbumiskonstant saab määrata ja poolestusaeg kõdunemise: T½ = 0693 / K.

Sellest järeldub, et ajaühikus mingit murrab teatud aktiivsete aatomit ja teatud osa.

Seadus radioaktiivse lagunemise (spp)

Poolestusaeg on aluseks spp. Muster saadud Frederick Soddy ja Ernest Rutherford põhjal katsetulemuste 1903.. On üllatav, et mitu tehtud mõõtmiste vahendid, mis on kaugel täiuslikkusest poolest kahekümnenda sajandi alguses, viisid täpne ja usaldusväärseid tulemusi. Ta sai aluseks teooria radioaktiivsust. Me tuletada matemaatilise kanne radioaktiivse lagunemise seadus.

- Olgu N ₀ - mitmeid aktiivseid aatomit aktiivses aega. Pärast ajaintervalli t hakkab nondecomposed N elemente.

- Ajal võrdne poolestusaeg jääb täpselt pooled aktiivsed elemendid: N = N _0/2.

- Pärast veel üheks pool valimist on: N = N _0/4 = N _0/2 ² aktiivset aatomit.

- Mõne aja pärast võrdne veel poolestusaeg, proovi säilitab ainult: N = N _0/8 = N ^_0/2 märtsil.

- Ajal, mil vastuvõtva n poolestusaeg perioodidest isend jääb ₀ N = N / 2 ⁿ aktiivse osakesi. Selles ekspressiooni n = t / T½: suhe sondi poolväärtusaega.

- on spp mõnevõrra erinev matemaatiline avaldis, mis on mugavam ülesanded: N = N ₀ 2 ^{- t / _T½.}

Struktuuris võimaldab määrata lisaks poolestusaeg, mitmeid aktiivseid isotoobi aatomite nondecomposed kindlal ajahetkel. Teades aatomite arv proovi alguses vaatluste mõne aja pärast saate määrata eluaegset ravimit.

Määrata poolväärtusaeg radioaktiivse lagunemise seaduse valemiga see aitab ainult siis, kui teatud parameetreid: aktiivsete isotoopide proovi, siis on raske leida piisavalt.

Tagajärjed seadus

Salvestage spp valemiga saab, kasutades mõistet mass toimet ning valmistamist aatomit.

Aktiivsus on võrdeline arvu radioaktiivsed aatomid: A = A ₀ • 2 ^{-t / T.} Selles valemis A ₀ - proovis aktiivsuse null-ajahetkel A - aktiivsus pärast t sekundit, T - poolestusaeg.

Kaal aine võib kasutada struktuuris: m = m ₀ • 2 ^{-t / T}

Iga regulaarselt murrab absoluutselt sama osa radioaktiivsed aatomid saadaval selles ettevalmistamisel.

Piirid õiguse kohaldamist

Seadus igas mõttes on statistika, mis määratlevad protsesside mikrokosmos. On arusaadav, et selle poolestusaeg radioaktiivsete elementide - statistika. Tõenäosuslik milline on sündmuste aatomituumadega soovitab meelevaldne võib tuuma kollaps igal ajal. Ennusta sündmus on võimatu, saame ainult kinnitab tema usaldusväärsust korraga. Selle tulemusena on poolväärtusaeg ei ole mõtet:

• Konkreetse aatomit;
• proovi minimaalne massid.

Eluaegset aatomi

Olemasolu aatomi algses seisundis võib kesta teine ja võib-olla miljoneid aastaid. Rääkige ajal osakeste elu ei ole ka vajalik. Sisestades võrdne summa keskmine väärtus eluea aatomitega, saab rääkida aatomite olemasolu radioaktiivse isotoobi mõjud radioaktiivse lagunemise. Poolväärtusaeg aatomituum sõltub omadusi aatom ja ei sõltu muud kogused.

Kas on võimalik, et probleem lahendada: kuidas leida poolestusaeg, teades keskmine eluiga?

Et määrata selle poolestusaeg kommunikatsioon valem keskmine eluiga aatomiga ja sumbumiskonstant abi, mitte vähem.

_{τ = T1,2 / ln2 = T} 1/2 / 0693 = 1 / λ.

Selles rekord, τ - keskmine eluiga, λ - sumbumiskonstant.

Kasutades poolväärtusaeg

Application spp vanuse määramise üksikute proovide levinud uurimistöö lõpus kahekümnendal sajandil. Täpsus vanuse määramise fossiil esemeid on nii suurenenud, mis võib aidata mõista, elu aeg aastatuhandel eKr.

Radiosüsiniku fossiilne orgaaniline proovid muutuse põhjal süsinik-14 aktiivsust (radiocarbon) esineb kõigis organismides. See satub elusorganismis ainevahetuse käigus ning selles sisalduva mingil kindlal kontsentratsioonil. Pärast surma ainevahetuse keskkonnaga lõppemiseni. Kontsentratsioon radioaktiivse süsiniku langeb seoses loomulikku lagunemist, mille aktiivsus väheneb proportsionaalselt.

Sellise väärtused, poolestusaeg, valemiga seaduse radioaktiivse lagunemise aitab määrata aeg lõpetamise organismi elu.

Kett radioaktiivsete transformatsioone

radioaktiivsuse uuringud viidi läbi laboritingimustes. Hämmastav võime radioaktiivsed elemendid jäävad aktiivseks tundi, päeva või isegi aastaid ei tulnud üllatusena alguses kahekümnendal sajandil füüsikud. Uuringud, näiteks toorium, millele järgnes ootamatu tulemus: kinnises ampull selle aktiivsust oli märkimisväärne. At vähimatki lehk see langes. Järeldus oli lihtne: muundamiseks toorium kaasas vabastamist radooni (gaas). Kõik elemendid radioaktiivsus muundatakse täiesti erinevat ainet ja kus füüsikaliste ja keemiliste omaduste. See aine, mis omakorda on ka ebastabiilne. Nüüd on teada kolm rida sarnaseid muutusi.

Teadmised need muutused on väga oluline määrata kindlaks ajaks ligipääsmatus saastunud piirkondade protsessis aatomite ja tuumauuringute, ega katastroofe. Poolväärtusaeg plutooniumi - sõltuvalt selle isotoobid - vahemikus 86 s (Pu 238) 80 Ma (Pu 244). Kontsentratsioon iga isotoobi annab aimu perioodi saastest vabastamise valdkonnas.

Kõige kallim metall

On teada, et tänapäeval on palju kallim metall kui kuld, hõbe ja plaatina. Nendeks plutoonium. Huvitav, milline loodud arengus plutooniumi ei leitud. Enamus elemente Saadakse laboratoorsetes tingimustes. Operation plutoonium-239 tuumareaktorit on võimaldanud tal saada väga populaarne nendel päevadel. Saada piisavalt kasutamiseks reaktorite summa isotoobi muudab praktiliselt hindamatu.

Plutonium-239 saadi vivo tulemusena ahelreaktsiooni uraanis-239 Neptunium-239 (poolestusaeg - 56 tundi). Sarnased ahela võimaldab koguda plutoonium tuumareaktorites. Määr esinemise nõutav arv ületab loodusliku miljardeid kordi.

Taotluse Energia

Seal on palju juttu puudusi tuumaenergia ja "veidrus" inimkonna et peaaegu iga avamise kasutatakse tappa oma laadi. Avamine plutoonium-239, mis on võimeline osalema ahelreaktsiooni on lubatud, et kasutada seda rahulikku energiaallikas. U-235 on analoog plutoonium leiti maailma on äärmiselt haruldane, valige see uraanimaagi on palju raskem kui saada plutoonium.

Vanus Maa

Radioisotope analüüs isotoope radioaktiivsete elementide annab täpsema ettekujutuse eluea konkreetses proovis.

Kasutades ümberkujundamise ahela "uraan - toorium", mis sisaldub maakoores, võimaldab vanuse kindlaks meie planeedi. Protsent nende elementide keskmine kogu maakoore toetavad seda meetodit. Vastavalt viimastele andmetele, vanus Maa on 4,6 miljardit aastat vana.