Formacion, Shkencë
Gjysmë-jeta e elementeve radioaktive - çfarë është ajo dhe si për të përcaktuar atë? Formula gjysmë-jetës
Historia e studimit të radioaktivitetit filloi 1 mars 1896, kur shkencëtari i njohur francez Anri Bekkerel zbuloi rastësisht një gjë e çuditshme në rrezatimin e kripërave të uraniumit. Ajo doli se një pjatë fotografike, të vendosur në një kuti me një mostër njollosur. Ajo është rezultat i vendeve që posedojnë rrezatim të lartë depërtuese, e cila kishte pasuruar uranium. Kjo pronë është gjetur në elementet më të rënda, duke përfunduar tabelën periodike. Ai iu dha emri "radioaktiviteti".
Ne kemi prezantuar karakteristikat e radioaktivitetit
Ky proces - spontan anëtar konvertimit atom izotop ne nje izotop ndryshme me evolucionit të njëkohshme të grimca elementare (elektroneve, bërthamave atomike helium). atomet e konvertimit shfaq spontane, pa kërkuar thithjen e jashtme e energjisë. Sasia kryesore e karakterizon lirimin e energjisë gjatë procesit të kalbjes radioaktive, të quajtur aktiviteti.
A = λN, ku λ- shkatërrim konstante, N - numri i atomeve aktive në mostër.
α i izoluar, β, γ-shpërbëhet. Ekuacionet përkatëse janë quajtur rregullat kompensuar:
emër | Çfarë po ndodh | reaksion ekuacionit |
prishja α | konvertimin e bërthamës atomike në bërthamë X Y liruar bërthamën e një atom helium | X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Ai |
β - shpërbërja | konvertimin e bërthamës atomike në bërthamë X Y me lirimin elektron | Z A → Z + X 1 Y A + -1 e A |
γ - prishja | nuk shoqërohet me ndryshime në bërthamë, energjia lëshuar në formën e një valë elektromagnetike | X Z A → Z X A + γ |
Intervali kohor në radioaktivitet
Momenti i rënies së grimcave nuk mund të vendosen për atom të veçantë. Për të, kjo është më tepër një "aksident", sesa një model. Izolimi i energjisë që e karakterizon proces, të përcaktuar si veprimtarisë së mostrës.
Ajo është themeluar se ka një kohë gjatë së cilës pikërisht gjysma e atomeve të modelit nënshtruar prishjen. Ky interval kohë është quajtur "Half-Life". Cili është kuptimi i futjes së këtij koncepti?
Çfarë është gjysmë-jetës?
Duket se për një kohë të barabartë me periudhën, pikërisht gjysma e atomeve aktive prishet pranishëm mostër. Por do të thotë kjo se gjatë gjithë atomeve aktive shpërbëhen plotësisht në dy gjysmë-jetës? Jo në të gjitha. Pas një pikë të caktuar në mostër është gjysma e elementeve radioaktive me të njëjtën sasi të atomeve kohën e mbetur zbërthen edhe gjysma, dhe kështu me radhë. Rrezatimi vazhdon për një kohë të gjatë, shumë më e lartë se gjysma e jetës. Këtej, atomet aktivë në mostrën ruhen ne menyre te pavarur nga rrezatimi
Gjysmë-jetës - një sasi e cila varet vetëm nga pronat e substancës. Vlera është përcaktuar për shumë izotopet radioaktive njohur.
Tabela: "Shkatërrimi gjysmë-jeta e izotopeve të caktuara"
| emër | përcaktim | llojin e kalbjes | Half-Life |
radium | 88 219 Ra | alpha | 0.001 seconds |
magnez | 12 Mg 27 | beta | 10 minuta |
radon | 86 222 Rn | alpha | 3.8 ditë |
kobalt | 27 Co 60 | beta, gama | 5.3 vjet |
radium | 88 226 Ra | alfa, gama | 1620 vjet |
Uran | 92 238 U | alfa, gama | 4.5 miliard vjet |
Përcaktimi i gjysmë-jetës kryer eksperimentalisht. Në studimet laboratorike kryer në mënyrë të përsëritur matjen e aktivitetit. Që nga mostra laboratorike të madhësisë minimale (hulumtues i sigurisë është mbi të gjitha), eksperimenti është kryer me intervale të ndryshme, përsëritet shumë herë. Ajo është e bazuar në rregullsinë e aktivitetit agjentë të ndryshimit.
Për të përcaktuar gjysmën e jetës është aktiviteti i matur e kampionit në intervale të caktuara kohore. Duke pasur parasysh se parametri lidhur me sasinë e atomeve shpërbë nga ligji radioaktive kalbjes, përcaktimin e gjysmë-jetës.
përkufizimet shembull për izotop
Le numri i elementeve aktive të izotop në një kohë të dhënë është e barabartë me N, intervali kohor gjatë së cilës vëzhgimi është t 2 - t 1, ku fillimi dhe fundi janë vëzhgimi mjaft të ngushtë. Marrin se n - numri i atomeve të shpërbërë në një interval kohe të caktuar, atëherë n = CL (t 2 - t 1).
Në këtë shprehje, K = 0693 / T½ - Faktori i proporcionalitetit, i quajtur konstante shkatërrim. T½ - gjysmë-jeta e izotopit.
Supozojmë për njësinë kohë slot. Kështu K = n / N tregon pjesë të bërthamave izotop pranishme zbërthyese per njesi kohe.
Duke ditur vlerën e konstantes kalbjes mund të përcaktohet dhe të gjysmë-jeta e kalbjes: T½ = 0,693 / K.
Ai vijon se per njesi kohe nuk thyen një numër të caktuar të atomeve aktive, dhe një pjesë të caktuar.
Ligji i kalbjes radioaktive (SPP)
Half-Life është baza e spp. Model rrjedhin Frederick Soddy dhe Ernest Rutherford në bazë të rezultateve eksperimentale në 1903. Është e habitshme se matjet e shumta të bëra me instrumente që janë larg nga të përsosur në aspektin e fillim të shekullit XX, çoi në një rezultate të sakta dhe të vlefshme. Ai u bë baza e teorisë së radioaktivitetit. Ne nxjerrin një hyrje matematike të ligjit radioaktiv kalbjes.
- Le N 0 - numrit të atomeve aktiv në kohën aktiv. Pas intervalit kohor t do nondecomposed elemente N.
- Në një kohë të barabartë me gjysmë-jetës mbeten pikërisht gjysma e elementeve aktive: N = N 0/2.
- pas një periudhe të mëtejshëm të gjysmës së kampionit jane: N = N 0/4 = N 0/2 2 atome aktivë.
- Pas një kohe të barabartë me një të mëtejshëm gjysmë-jetës, mostra do të mbajë vetëm: N = N = N 0/8 0/2 mars.
- Në një kohë kur të presë n gjysmë-periudha në mostër do të mbetet 0 N = N / 2 n e grimcave aktive. Në këtë shprehje n = t / T½: raporti i hetimit të gjysmë-jetës.
- ka spp shprehje diku tjetër matematik e cila është më të përshtatshëm në detyra: N = N 0, 2 - t / T½.
Model lejon për të përcaktuar, përveç gjysmë-jetës, numri i atomeve aktive izotop nondecomposed në një kohë të dhënë. Duke ditur numrin e atomeve të mostrës në fillim të vëzhgimit, pas një kohe, ju mund të përcaktojë jetëgjatësinë e drogës.
Përcaktoni gjysmë-jeta e radioaktive formule ligjit prishja Kjo ndihmon vetëm nëse parametrave të caktuara: numrin e izotopeve aktive në mostër, është e vështirë për të gjetur të mjaftueshme.
Pasojat e ligjit
Record spp formula mund, duke e konceptit të funksionit dhe përgatitja masive atome.
Aktivitet është proporcional me numrin e atomeve radioaktive: A = A 0 • 2 -t / T. Në këtë formulë, A 0 - aktiviteti mostër në zero kohë, A - Aktiviteti pas sekondave t, T - gjysmë-jetës.
Pesha e substancës mund të përdoret në model: m = m 0 • 2 -t / T
Për çdo intervale të rregullta thyen absolutisht proporcioni i njëjtë atomeve radioaktive në dispozicion në këtë përgatitje.
Kufijtë e zbatimit të ligjit
Ligji në të gjitha aspektet është një statistikore, përcaktimin e proceseve në një mikrokozmos. Është e kuptueshme që në gjysmë-jeta e elementeve radioaktive - statistikë. Natyra probabilistic e ngjarjeve në berthamat atomike sugjeron se thelbi arbitrare mund të rënies në çdo kohë. Parashikojnë një ngjarje është e pamundur, ne mund të përcaktojë vetëm kredibilitetin e saj në një kohë. Si rezultat i kësaj, gjysmë-jeta nuk ka kuptim:
- për një atom të caktuar;
- minimale masa mostër.
Kohëzgjatjes së atomin
Ekzistenca e atomit në gjendjen e saj origjinale mund të zgjasë për një të dytë, dhe ndoshta miliona vjet. Flisni për kohën e grimcave të jetës nuk është gjithashtu e nevojshme. Duke hyrë në një shumë të barabartë me vlerën mesatare të jetës së atomeve, ju mund të flasim për ekzistencën e atomeve të një izotop radioaktiv, efektet e kalbjes radioaktive. Gjysmë-jeta e bërthamës atomike varet nga vetitë e atomit dhe nuk varet nga sasi të tjera.
A është e mundur për të zgjidhur problemin: Si për të gjetur gjysmën e jetës, duke e ditur jetëgjatësinë mesatare?
Për të përcaktuar formulën e komunikimit gjysmë-jetës për jetën mesatare e atomit dhe prishja ndihmën e vazhdueshme, jo më pak.
τ = T 1/2 / LN2 = T 1/2 / 0693 = 1 / λ.
Në këtë rekord, τ - jetëgjatësisë mesatare, λ - prishjen konstante.
Përdorimi i gjysmë-jetës
SPP Aplikimi për përcaktimin e moshës së mostrave individuale është e përhapur në hulumtimin e fundit të shekullit të njëzetë. Saktësia e përcaktimit të moshës së artefakteve fosile është rritur në mënyrë që të sigurojë informacion në jetë në kohën e mijëvjeçarit BC.
Radiokarbon fosile mostrat organike në bazë të ndryshimit të aktivitetit të karbonit-14 (radiokarbonit) pranishëm në të gjitha organizmat. Ajo bie në një trup të gjallë gjatë metabolizmit dhe është e përmbajtura në to në një koncentrim të caktuar. Pas vdekjes së metabolizmit me mjedisin pushon. Perqendrimi i karbonit radioaktiv bie për shkak të prishja natyral, aktiviteti zvogëlohet proporcionale.
Me vlera të tilla, gjysma e jetës, formula e ligjit të kalbjes radioaktive ndihmon për të përcaktuar kohën e përfundimit të jetës së organizmit.
Zinxhiri i transformimeve radioaktive
Studimet Radioaktiviteti janë kryer në kushte laboratorike. aftësi të mahnitshme të elementeve radioaktive mbetet aktiv për orë, ditë apo edhe vite nuk mund të vijë si një e papritur në fillim të fizikanëve shekullit të njëzetë. Studimet, për shembull, torium, e ndjekur nga një rezultat të papritur: në një ampulë të mbyllur të veprimtarisë së saj ishte i rëndësishëm. Në erë të vogël të saj ra. Përfundimi ishte e thjeshtë: konvertimi i torium shoqërohet me lirimin e të radonit (gazit). Të gjitha elementet në radioaktivitetit transformohet në një substancë krejtësisht të ndryshme, dhe ku vetitë fizike dhe kimike. Kjo substancë, nga ana tjetër, është gjithashtu e paqëndrueshme. Është e njohur tashmë tre rreshtat e transformimeve të ngjashme.
Njohja e këtyre transformimeve janë jashtëzakonisht të rëndësishme në përcaktimin e kohës së zonave të kontaminuara paarritshmëri në procesin e kërkimeve atomike dhe bërthamore, apo katastrofat. Gjysmë-jeta e plutoniumit - në varësi të izotopeve të saj - në varg nga 86 s (UP 238) në 80 Ma (Pu 244). Përqendrimi i secilit izotopi jep një ide në lidhje me periudhën e zonës dekontaminimi.
Metali më i shtrenjtë
Është e njohur se në kohët moderne nuk është një metal shumë më shtrenjtë se ari, argjendi dhe platini. Këto përfshijnë plutonium. Interesante, në natyrën e krijuar në evolucionin e plutonium nuk është gjetur. Shumica e elementeve janë marrë në kushte laboratorike. Operacioni i plutonium-239 në reaktorët bërthamor ka mundësuar atë për të bërë shumë e popullarizuar këto ditë. Marrja e mjaftueshme për përdorim në reaktorët e shumës së izotopit bën atë praktikisht të paçmuar.
Plutonium-239 është marrë në vivo si pasojë e reaksioneve zinxhir të uraniumit-239 neptun-239 (gjysmë-jetës - 56 orë). zinxhir i ngjashëm lejon të grumbulluar plutonium në reaktorëve bërthamorë. Shkalla e shfaqjes së numrit të kërkuar tejkalon miliarda natyrore të kohës.
Aplikimi në Energjisë
Nuk është folur shumë për të metat e energjisë bërthamore dhe "çuditshme" të njerëzimit që pothuajse çdo hapje është përdorur për të vrarë llojin e tyre. Hapja e plutonium-239, e cila është në gjendje të marrin pjesë në reaksion zinxhir bërthamor i lejohet të përdorin atë si një burim paqësor të energjisë. Uranium-235 është një analog i plutonium gjetur në botë është shumë e rrallë, zgjidhni atë nga mineralit të uraniumit është shumë më e vështirë se sa për të marrë plutonium.
Mosha e Tokës
Analiza Radioisotope e izotopeve të elementeve radioaktive jep një ide më të saktë të jetës së një mostër të veçantë.
Duke përdorur zinxhirin e transformimit "e uraniumit - torium", që gjendet në koren e tokës, bën të mundur për të përcaktuar moshën e planetit tonë. Përqindja e këtyre elementeve në mesatare në të gjithë koren e nënvizon këtë metodë. Sipas të dhënave të fundit, mosha e Tokës është 4.6 miliardë vjet e vjetër.
Similar articles
Trending Now