Dannelse, Vitenskap
Halveringstiden av radioaktive elementer - hva er det og hvordan man skal definere det? Formel halveringstid
Historien om studiet av radioaktivitet startet 1 mars 1896, da den berømte franske vitenskaps Anri Bekkerel tilfeldigvis oppdaget en merkelig ting i strålingen fra uran salter. Det viste seg at en fotografisk plate som er lagt inn i en boks med en prøve ødelagt. Det er resultatet av land som innehar høy gjennomtrengende stråling, som hadde anriket uran. Denne eiendommen er funnet i de tyngste elementene, fullfører det periodiske system. Han fikk navnet "radioaktivitet".
Vi introduserer karakteristikkene av radioaktivitet
Denne prosessen - spontan omdannelse leddatom isotop i en annen isotop med samtidig utskilling av elementærpartikler (elektroner, atomkjerner i helium). Konverterings atomer dukket opp spontant, uten behov for ytre energiopptak. Hovedmengden karakterisere energifrigjøring under prosessen av radioaktiv nedbrytning, kalt aktivitet.
A = λN, karakterisert λ- desintegrasjonskonstanten, N - antall aktive atomer i prøven.
Isolert α, β, y-henfall. De tilsvarende ligninger er kalt forskjøvet regler:
navn | Hva skjer | reaksjonslikning |
α forråtnelse | omdannelse av atomkjernen i den X-Y kjernen frigjør kjernen i en heliumatom | X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Han |
β - desintegrering | omdannelse av atomkjernen i den X-Y kjerne med elektronfrigjørings | Z A → Z + X 1 Y A + -1 e A |
γ - forråtnelse | ikke er ledsaget av endringer i kjernen, den energien som frigjøres i form av en elektromagnetisk bølge | X Z A → X A + γ |
Det tidsintervall i radioaktivitet
Øyeblikket for sammenbruddet av partiklene kan ikke angis for det bestemte atomet. For ham er det snarere en "ulykke" i stedet for et mønster. Isolering av energi som karakteriserer prosessen, definert som aktiviteten av prøven.
Det er fastslått at det er en tid i løpet av hvilken nøyaktig halvparten av atomene i prøven gjennomgår nedbrytning. Dette tidsintervallet kalles "half-life". Hva er meningen med innføringen av dette konseptet?
Hva er halveringstiden?
Det ser ut til at det for en tid lik perioden, nøyaktig halvparten av de aktive atomene som er tilstede prøven brytes. Men betyr dette at det under alle aktive atomer i oppløsning helt i to halveringstider? Ikke i det hele tatt. Etter et visst punkt i prøven er halvparten av de radioaktive elementer ved det samme tidsrommet gjenværende atomer spaltes til og med halvparten, og så videre. Strålingen vedvarer i lang tid, mye høyere enn halveringstiden. Derfor blir de aktive atomer i den prøve som er lagret uavhengig av hverandre fra strålings
Halveringstiden - en mengde som bare er avhengig av egenskapene til forbindelsen. Verdien er definert for mange kjente radioaktive isotoper.
Tabell: "Halveringstiden nedbrytning av visse isotoper"
| navn | betegnelse | typen av forfall | halveringstid |
radium | 88 Ra 219 | alfa | 0.001 sekunder |
magnesium | 12 Mg 27 | beta | 10 minutter |
radon | 86 Rn 222 | alfa | 3,8 dager |
kobolt | 27 Co 60 | beta, gamma | 5,3 år |
radium | 88 Ra 226 | alfa, gamma | 1620 år |
Uranus | 92 238 U | alfa, gamma | 4,5 milliarder år |
Fastsettelse av halveringstid utført eksperimentelt. I laboratoriestudier gjennomført gjentatte ganger for å måle aktiviteten. Da laboratorieprøver av minimal størrelse (sikkerhet forsker er fremfor alt), ble forsøket utført med ulike intervaller, gjentatt mange ganger. Den er basert på regulariteten av endringsagenter aktivitet.
For å bestemme halveringstiden er målt aktivitet av prøven ved bestemte tidsintervaller. Gitt at parameteren relatert til mengden av nedbrutte atomer fra radioaktiv nedbrytning lov, bestemmelse av halveringstiden.
Eksempel definisjoner for isotopen
La antallet aktive elementer av isotopen på et gitt tidspunkt er lik N, tidsintervallet under hvilket observasjon er t 2 - t 1, hvor begynnelsen og enden er tilstrekkelig nær observasjon. Anta at n - antall atomer disintegrerte i et gitt tidsintervall, så er n = KN (t2 - t 1).
I dette uttrykket K = 0,693 / t½ - proporsjonalitetsfaktor, kalt reduksjonskonstant. T½ - halveringstiden av isotopen.
Anta for tidsluke-enhet. Således blir k = n / N indikerer den brøkdel av isotopen kjerner til stede oppbrytende per tidsenhet.
Å vite verdien av desintegrasjonskonstanten kan bestemmes og halveringstiden for forfall: t½ = 0693 / K.
Det følger at per tidsenhet ikke bryter et visst antall aktive atomer, og en viss andel.
Lov av radioaktiv nedbrytning (SPP)
Half-life er grunnlaget spp. Mønster avledet Frederick Soddy og Ernest Rutherford på grunnlag av eksperimentelle resultater i 1903. Det er overraskende at flere målinger gjort med instrumenter som er langt fra perfekt i forhold til begynnelsen av det tjuende århundre, førte til en nøyaktig og gyldige resultater. Han ble grunnlaget for teorien om radioaktivitet. Vi utlede en matematisk oppføring av radioaktiv nedbrytning lov.
- La N 0 - antall aktive atomer i den aktiv tid. Etter at tidsintervallet vil t nondecomposed N elementer.
- På en tid som er lik halveringstiden forblir nøyaktig halvparten av de aktive elementer: N = N 0/2.
- Etter et ytterligere tidsrom på en halvdel av prøven er: N = N = N 0/4 0/2 to aktive atomer.
- Etter en tid som er lik en ytterligere halv-liv, vil prøven beholde bare: N = N = N 0/8 0/2 mars.
- På et tidspunkt når verten n halvperioder i prøven vil forbli 0 N = N / 2 n av de aktive partikler. I dette uttrykket n = t / t½: forholdet av proben til den halveringstid.
- har spp noe annen matematisk uttrykk som er mer hensiktsmessig når det gjelder oppgaver: N = N 0 2 - t / t½.
Mønsteret gjør det mulig å bestemme, i tillegg til den halveringstid, antall aktive isotope atomer nondecomposed på et gitt tidspunkt. Å vite antallet atomer av prøven ved begynnelsen av observasjon, etter en tid, kan du bestemme levetiden på stoffet.
Bestemme halveringstiden for radioaktiv nedbrytning lov formelen det hjelper bare hvis visse parametre: antall aktive isotoper i prøven, er det vanskelig å finne nok.
Konsekvenser av loven
Record spp formel kan, ved bruk av konseptet med masse aktivitet og forberedelse atomer.
Aktiviteten er proporsjonal med antallet av radioaktive atomer: A = A 0 • 2 -t / T. I denne formelen A 0 - prøve aktiviteten ved tid null, A - aktivitet etter t sekunder, T - halveringstid.
Vekt av stoffet kan bli anvendt i et mønster: m = m 0 • 2 -t / T
For alle jevne mellomrom bryter helt den samme andel av de radioaktive atomer som er tilgjengelige i dette preparatet.
Grensene for anvendelse av loven
Loven på alle måter er en statistisk definisjon av de prosessene i et mikrokosmos. Det skal forstås at halveringstiden av radioaktive elementer - statistikk. Den probabilistiske natur av hendelsene i atomkjernene tyder på at den vilkårlige kjerne kan kollapse når som helst. Forutse en hendelse er umulig, kan vi bare fastslå sin troverdighet om gangen. Som et resultat, ikke halveringstiden ikke mening:
- for en bestemt atom;
- et minimum av prøvemasser.
Levetiden av atomet
Eksistensen av atomet i sin opprinnelige tilstand kan vare i et sekund, og kanskje millioner av år. Snakk om den tiden av partiklene i livet er heller ikke nødvendig. Ved å skrive inn et beløp som tilsvarer den gjennomsnittlige verdi av levetiden av atomene, kan man snakke om eksistensen av atomer av et radioaktivt isotop, virkningene av radioaktiv nedbrytning. Halveringstiden av atomkjernen er avhengig av egenskapene til atom og er ikke avhengig av andre parametre.
Er det mulig å løse problemet: hvordan finne halveringstiden, vel vitende gjennomsnittlig levetid?
For å bestemme halveringstiden kommunikasjon formelen for den midlere levetid av atom og desintegrasjonskonstanten hjelp, ikke mindre.
τ = T 1/2 / ln2 = T 1/2 / 0693 = 1 / λ.
I denne posten, τ - gjennomsnittlig levetid, λ - forfallet konstant.
Bruke halveringstid
Søknad spp for å bestemme alderen på de enkelte prøvene er utbredt i forskning på slutten av det tjuende århundre. Nøyaktigheten til å bestemme alderen på fossilt gjenstander er så økes som kan gi innsikt i livets gang av årtusenet BC.
Radioaktivt fossile organiske prøver basert på endring av karbon-14-aktivitet (radioaktivt) som er tilstede i alle organismer. Det faller inn i et levende legeme i løpet av metabolismen, og er inneholdt deri ved en spesiell konsentrasjon. Etter døden av stoffskiftet med miljøet opphører. Konsentrasjonen av radioaktivt karbon faller på grunn av naturlig forråtnelse, aktiviteten avtar proporsjonalt.
Med slike verdier, halveringstiden, formelen av loven om radioaktiv nedbrytning er med på å bestemme tidspunktet for avslutningen av livet av organismen.
Kjede av radioaktive transformasjoner
radioaktivitet studier ble utført i et laboratorium. Forbløffende evne til radioaktive elementer være aktiv i timer, dager eller år kan ikke komme som en overraskelse på begynnelsen av det tjuende århundre fysikere. Studier, for eksempel, thorium, etterfulgt av et uventet resultat: i en lukket ampulle av sin aktivitet var signifikant. Ved den minste snev av den falt. Konklusjonen var enkel: omdannelsen av thorium ledsaget av frigivelse av radon (gass). Alle elementer i den radioaktivitet transformert inn i en helt annen substans, og hvor de fysiske og kjemiske egenskaper. Dette stoffet, i sin tur, er også ustabil. Det er nå kjent tre rader med lignende transformasjoner.
Kunnskap om disse omdannelser er ekstremt viktig for å bestemme tidspunktet for utilgjengelighet områder forurensede i ferd med atom og atomforskning, eller katastrofer. Halveringstiden av plutonium - avhengig av dens isotoper - i størrelsesorden fra 86 s (Pu 238) for å 80 Ma (Pu 244). Konsentrasjonen av hver isotop gir en idé om tidsrom for dekontaminering området.
Den dyreste metall
Det er kjent at i moderne tid er det en mye dyrere metall enn gull, sølv og platina. Disse inkluderer plutonium. Interessant, i naturen skapt i utviklingen av plutonium er ikke funnet. De fleste elementer oppnås under laboratorieforhold. Drift av plutonium-239 i atomreaktorer har gjort ham til å bli svært populært i disse dager. Skaffe tilstrekkelig for bruk i reaktorer med mengden av isotopen som gjør det praktisk talt uvurderlig.
Plutonium-239 blir oppnådd in vivo som et resultat av kjedereaksjoner i uran-239 neptunium-239 (halveringstid - 56 timer). Lignende kjede gjør det mulig å samle plutonium i atomreaktorer. Frekvensen av forekomsten av det nødvendige antall overskrider den naturlige milliarder ganger.
Søknad in Energy
Det er mye snakk om svakhetene ved kjernekraft og "strangeness" av menneskeheten som nesten noen åpning blir brukt til å drepe sin egen art. Åpning av plutonium-239, som er i stand til å delta i kjedereaksjonen får lov til å bruke den som en rolig energikilde. Uran-235 er en analog av plutonium som finnes i verden er ekstremt sjelden, velger du den fra uranmalm er mye vanskeligere enn å få plutonium.
Age of the Earth
Radioisotop analyse av isotoper av radioaktive stoffer gir et mer nøyaktig bilde av levetiden for en spesiell prøve.
Bruke transformasjon kjeden "av uran - thorium", som finnes i jordskorpen, som gjør det mulig å bestemme alderen på planeten vår. Prosentandelen av disse elementene i gjennomsnitt over hele skorpen ligger til grunn for denne metoden. Ifølge de nyeste dataene, er alderen på Jorden 4,6 milliarder år gammel.
Similar articles
Trending Now