Formation, Videnskab
Halveringstiden af radioaktive grundstoffer - hvad er det og hvordan man kan definere det? Formel halveringstid
Historien om studiet af radioaktivitet er påbegyndt i marts 1, 1896, da den berømte franske videnskabsmand Anri Bekkerel uheld opdaget en mærkelig ting i strålingen af uran salte. Det viste sig, at en fotografisk plade, anbragt i en kasse med en prøve skæmmet. Det er resultatet af lande, der besidder høj gennemtrængende stråling, som havde beriget uran. Denne egenskab er fundet i de tungeste grundstoffer, færdiggøre det periodiske system. Han fik navnet "radioaktivitet".
Vi introducerer de særlige kendetegn ved radioaktivitet
Denne proces - spontan omdannelse medlem atom isotop i en anden isotop med samtidig udvikling af elementarpartikler (elektroner, atomkerner helium). Konvertering atomer optrådte spontant, uden at kræve ekstern energi absorption. Den vigtigste størrelse, der karakteriserer energifrigørelse under processen af radioaktivt henfald, kaldet aktivitet.
A = λN, hvor λ- henfaldskonstanten, N - antallet af aktive atomer i prøven.
Isoleret α, β, y-henfald. De tilsvarende ligninger kaldes offset regler:
navn | Hvad sker der | reaktionsligning |
α henfald | omdannelse af atomkerne i X-Y kerne frigiver kernen i et helium atom | X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Han |
β - desintegration | omdannelse af atomkerne i X-Y kernen med elektron frigivelse | Z A → Z + X1 Y A + -1 e A |
γ - henfald | ikke ledsaget af ændringer i kernen, den energi, der frigives i form af en elektromagnetisk bølge | X Z A → Z X A + γ |
Tidsintervallet i radioaktivitet
Tidspunktet for kollaps af partiklerne kan ikke indstilles til det særlige atom. For ham er det snarere en "ulykke" snarere end et mønster. Isolering af energi, der kendetegner processen defineret som aktiviteten af prøven.
Det konstateres, at der er en tid, hvor nøjagtigt halvdelen af atomerne i prøven undergår forfald. Dette tidsinterval kaldes "halveringstid". Hvad er meningen med indførelsen af dette begreb?
Hvad er halveringstiden?
Det fremgår, at i et tidsrum svarende til perioden, nøjagtigt halvdelen af de aktive atomer tilstedeværende prøve pauser. Men betyder det, at der under alle aktive atomer smuldrer helt i to halveringstider? Overhovedet ikke. Efter et bestemt punkt i prøven er halvdelen af de radioaktive elementer ved den samme mængde tid resterende atomer dekomponerer selv halvdelen, og så videre. Strålingen fortsætter i lang tid, langt højere end halveringstiden. Derfor er de aktive atomer i prøven opbevaret uafhængigt af stråling
Halveringstiden - en mængde, som kun afhænger af stoffets egenskaber. Værdien er defineret for mange kendte radioaktive isotoper.
Tabel: "Halveringstiden henfald af visse isotoper"
| navn | udpegning | type henfald | halveringstid |
radium | 88 Ra 219 | alfa | 0,001 sekunder |
magnesium | 12 Mg 27 | beta | 10 minutter |
radon | 86 Rn 222 | alfa | 3,8 dage |
kobolt | 27 Co 60 | beta, gamma | 5,3 år |
radium | 88 Ra 226 | alpha, gamma | 1620 år |
Uranus | 92 238 U | alpha, gamma | 4,5 milliarder år |
Bestemmelse af halveringstiden udført eksperimentelt. I laboratorieundersøgelser udført gentagne gange at måle aktiviteten. Eftersom laboratorieprøver på minimumsstørrelse (sikkerhed forsker er først og fremmest), er forsøget udført med forskellige intervaller, gentaget mange gange. Den er baseret på den formelle rigtighed af forandringsagenter aktivitet.
For at bestemme halveringstiden er målte aktivitet af prøven med specifikke tidsintervaller. Givet, at parameteren er relateret til mængden af opløste atomer fra det radioaktive henfald lov, bestemmelse af halveringstiden.
EKSEMPEL definitioner for isotopen
Lad antallet af aktive elementer i isotopen på et givet tidspunkt er lig med N, det tidsinterval, hvori observation er t2 - t1, hvor begyndelsen og enden er tilstrækkeligt tæt observation. Antag at n - antal atomer sønderdelt i et givet tidsinterval, så er n = KN (t2 - t1).
I dette udtryk K = 0693 / T½ - proportionalitetsfaktor, kaldet henfaldskonstant. T½ - halveringstiden af isotopen.
Antag for timeslot enhed. Således K = n / N angiver brøkdelen af isotop kerner foreliggende desintegrerende per tidsenhed.
Kende værdien af henfaldskonstanten kan bestemmes og halveringstiden af henfald: T½ = 0693 / K.
Heraf følger, at per tidsenhed ikke bryder en række aktive atomer, og en vis andel.
Loven om radioaktivt henfald (SPP)
Halveringstiden er grundlaget spp. Mønster afledt Frederick Soddy og Ernest Rutherford på grundlag af eksperimentelle resultater i 1903. Det er overraskende, at flere målinger foretaget med instrumenter, der er langt fra perfekt i forhold til begyndelsen af det tyvende århundrede, førte til en præcis og gyldige resultater. Han blev grundlaget for teorien om radioaktivitet. Vi udlede en matematisk tilgang af radioaktivt henfald lov.
- Lad N 0 - antallet af aktive atomer i den aktive tid. Efter tidsintervallet t vil nondecomposed N elementer.
- På et tidspunkt lig med halveringstiden forbliver nøjagtigt halvdelen af de aktive elementer: N = N 0/2.
- Efter en yderligere periode på halvdelen af prøven er: N = N 0/4 = N 0/2 2 aktive atomer.
- Efter en tid svarende til en yderligere halveringstid, vil prøven kun tilbageholde: N = N 0/8 = N 0/2 marts.
- På et tidspunkt hvor værten n halvperioder i prøven vil forblive 0 N = N / 2 n af de aktive partikler. I dette udtryk n = t / T½: forholdet af proben til halveringstiden.
- har spp noget anderledes matematisk udtryk som er mere bekvemt i opgaverne: N = N 0 2 - t / T½.
Mønsteret tillader bestemmelse, ud over halveringstiden, antallet af aktive isotop atomer nondecomposed på et givet tidspunkt. Kende antallet af atomer i prøven ved begyndelsen af observationsperioden efter nogen tid, kan man bestemme levetiden af lægemidlet.
Bestem halveringstiden for radioaktivt henfald lov formel hjælper det kun, hvis visse parametre: antallet af aktive isotoper i prøven, er det svært at finde nok.
Konsekvenser af loven
Optag spp formel kan, ved hjælp af begrebet masseaktivitet og forberedelse atomer.
Aktivitet er proportional med antallet af radioaktive atomer: A = A 0 • 2-t / T. I denne formel A 0 - prøve aktivitet ved tiden nul, A - aktivitet efter t sekunder, T - halveringstid.
Vægt af stoffet kan anvendes i mønstret: m = m 0 • 2-t / T
For alle jævne mellemrum bryder helt den samme andel af de radioaktive atomer til rådighed i dette præparat.
Grænserne for anvendeligheden af loven
Loven i alle henseender er et statistisk, der definerer de processer i et mikrokosmos. Det forstås, at halveringstiden af radioaktive grundstoffer - statistik. Probabilistiske natur begivenhederne i atomkerner tyder på, at den vilkårlige kerne kan kollapse på ethvert tidspunkt. Forudsige en begivenhed er umulig, kan vi kun bestemme sin troværdighed på et tidspunkt. Som et resultat, er halveringstiden ikke mening:
- for en bestemt atom;
- minimum sample masserne.
Levetiden af atomet
Eksistensen af atomet i sin oprindelige tilstand kan vare et sekund, og måske millioner af år. Tal om tidspunktet for de partikler af livet er heller ikke nødvendigt. Ved at indtaste et beløb svarende til den gennemsnitlige værdi af levetiden af atomerne, kan du tale om eksistensen af atomer af en radioaktiv isotop, virkningerne af radioaktivt henfald. Halveringstiden af atomkernen afhænger egenskaberne af atomet og afhænger ikke af andre mængder.
Er det muligt at løse problemet: hvordan man finder halveringstiden, at kende den gennemsnitlige levetid?
At bestemme halveringstiden kommunikation formel for den gennemsnitlige levetid af atomet og henfaldskonstanten hjælp, ikke mindre.
τ = T 1/2 / ln2 = T 1/2 / 0693 = 1 / λ.
I denne rekord, τ - den gennemsnitlige levetid, λ - henfaldskonstanten.
Brug af halveringstiden
Ansøgning arter til bestemmelse af alderen på de enkelte prøver er udbredt i forskningen af slutningen af det tyvende århundrede. Nøjagtigheden af bestemmelse af alder af fossile artefakter er så steget, der kan give indblik i livet tid af årtusinde f.Kr..
Radiocarbon organiske prøver fossilt baseret på ændringen af carbon-14-aktivitet (radiocarbon) til stede i alle organismer. Det falder ind i en levende krop under stofskiftet og er indeholdt deri i en bestemt koncentration. Efter døden af stofskiftet med miljøet ophører. Koncentrationen af radioaktivt carbon falder som følge af naturlig henfald, aftager aktiviteten proportionalt.
Med sådanne værdier, halveringstiden, formlen af loven om radioaktivt henfald med til at bestemme tidspunktet for ophør af organismens liv.
Kæde af radioaktive omdannelser
radioaktivitet blev udført under laboratorieforhold. Fantastisk mulighed for at radioaktive grundstoffer forbliver aktive i timevis, dage eller endda år kunne ikke komme som en overraskelse i begyndelsen af det tyvende århundrede fysikere. Undersøgelser, for eksempel thorium, efterfulgt af et uventet resultat: i en lukket ampul af sin aktivitet var signifikant. Ved den mindste pust af det faldt. Konklusionen var enkel: konvertering af thorium ledsaget af frigivelse af radon (gas). Alle elementer i radioaktiviteten omdannet til en helt anden substans, og hvor de fysiske og kemiske egenskaber. Dette stof, til gengæld er også ustabil. Det er nu kendt tre rækker af lignende transformationer.
Kendskab til disse transformationer er yderst vigtig ved bestemmelse af tidspunktet for utilgængelighed områder forurenet i processen af atomare og nuklear forskning eller katastrofer. Halveringstiden af plutonium - afhængig af dets isotoper - i området fra 86 s (Pu 238) til 80 Ma (Pu 244). Koncentrationen af hver isotop giver en idé om den periode af dekontaminering området.
Den dyreste metal
Det er kendt, at der i moderne tid er der et meget dyrere metal end guld, sølv og platin. Disse omfatter plutonium. Interessant nok i naturen skabt i udviklingen af plutonium er ikke fundet. De fleste elementer opnås under laboratoriebetingelser. Drift af plutonium-239 i atomreaktorer er muligt for ham at blive meget populære i disse dage. Opnå tilstrækkelig til anvendelse i reaktorer af mængden af isotopen gør det praktisk uvurderlig.
Plutonium-239 opnås in vivo som følge af kædereaktioner i uran-239 Neptunium-239 (halveringstid - 56 timer). Lignende kæde gør det muligt at akkumulere plutonium i atomreaktorer. Satsen for forekomst af det nødvendige antal overstiger de naturlige milliarder af gange.
Ansøgning i Energi
Der er meget snak om manglerne ved atomkraft og "fremmedhed" af menneskeheden, der næsten enhver åbning bliver brugt til at dræbe deres egen slags. Åbning af plutonium-239, som er i stand til at deltage i den nukleare kædereaktion får lov til at bruge det som en fredelig energikilde. Uran-235 er en analog af plutonium findes i verden er ekstremt sjældne, vælge den fra uranmalm er meget vanskeligere end at få plutonium.
Age of the Earth
Radioisotop analyse af isotoper af radioaktive grundstoffer giver et mere præcist billede af levetiden for en bestemt prøve.
Brug af transformation kæden "af uran - thorium", der er indeholdt i jordskorpen, gør det muligt at bestemme alderen på vores planet. Procentdelen af disse elementer i gennemsnit hele skorpen ligger til grund denne metode. Ifølge de seneste data, at Jordens alder er 4,6 milliarder år gammel.
Similar articles
Trending Now