Σχηματισμός, Επιστήμη
Ο χρόνος ημιζωής των ραδιενεργών στοιχείων - τι είναι και πώς να το καθορίσει; Φόρμουλα ημιζωή
Η ιστορία της μελέτης της ραδιενέργειας ξεκίνησε 1 Μαρτίου 1896, όταν ο διάσημος Γάλλος επιστήμονας Ανρί Bekkerel ανακάλυψε τυχαία ένα περίεργο πράγμα στην ακτινοβολία των αλάτων ουρανίου. Αποδείχθηκε ότι μια φωτογραφική πλάκα, τοποθετούνται σε ένα κουτί με ένα δείγμα αμαυρωθεί. Είναι το αποτέλεσμα των χωρών που διαθέτουν υψηλή διεισδυτική ακτινοβολία, η οποία είχε εμπλουτισμένο ουράνιο. Αυτό το ξενοδοχείο βρίσκεται στην πιο βαριά στοιχεία, ολοκληρώνοντας τον περιοδικό πίνακα. Του δόθηκε το όνομα «ραδιενέργεια».
Έχουμε εισαγάγει τα χαρακτηριστικά του ραδιενέργειας
Αυτή η διαδικασία - αυθόρμητη μέλος μετατροπής άτομο ισότοπο σε ένα διαφορετικό ισότοπο με ταυτόχρονη έκλυση στοιχειώδη σωματίδια (ηλεκτρόνια, ατομικοί πυρήνες του ηλίου). άτομα μετατροπή εμφανίστηκε αυθόρμητα, χωρίς να απαιτείται εξωτερική απορρόφηση ενέργειας. Η κύρια ποσότητας που χαρακτηρίζει την απελευθέρωση ενέργειας κατά την διαδικασία της ραδιενεργού διάσπασης, που ονομάζεται δραστηριότητα.
Α = λΝ, όπου λ- σταθερά απόσβεσης, Ν - αριθμός των ενεργών ατόμων στο δείγμα.
Απομονωμένα α, β, γ-διασπάσεις. Οι αντίστοιχες εξισώσεις ονομάζεται offset κανόνες:
όνομα | Τι συμβαίνει | εξίσωση αντίδρασης |
αποσύνθεση α | μετατροπή του ατομικού πυρήνα κατά τη διεύθυνση Χ Υ πυρήνα απελευθερώνοντας πυρήνα ενός ατόμου ηλίου | X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Πέρασε |
β - αποσάθρωσης | μετατροπή του ατομικού πυρήνα στον πυρήνα Χ Υ με την απελευθέρωση ηλεκτρονίων | Z Α → Z + X 1 Y A + -1 ε A |
γ - αποσύνθεση | δεν συνοδεύτηκαν από μεταβολές στον πυρήνα, η ενέργεια που απελευθερώνεται με τη μορφή ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος | X Z Α → Z Χ Α + γ |
Το χρονικό διάστημα κατά ραδιενέργεια
Η στιγμή της κατάρρευσης των σωματιδίων δεν μπορεί να ρυθμιστεί για το συγκεκριμένο άτομο. Γι 'αυτόν, είναι μάλλον ένα «ατύχημα» και όχι ένα πρότυπο. Απομόνωση της ενέργειας που χαρακτηρίζει την διαδικασία, που ορίζεται ως η δραστηριότητα του δείγματος.
Έχει διαπιστωθεί ότι υπάρχει ένα διάστημα κατά το οποίο ακριβώς το μισό από τα άτομα του δείγματος υποστεί αποσύνθεση. Αυτό το χρονικό διάστημα ονομάζεται «χρόνος ημίσειας ζωής». Ποια είναι η έννοια της εισαγωγής της έννοιας αυτής;
Τι είναι ο χρόνος ζωής;
Φαίνεται ότι για ένα χρονικό διάστημα ίσο με την περίοδο, ακριβώς το μισό των δραστικών ατόμων παρούσας διαλείμματα δείγμα. Αλλά αυτό σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια όλων των ενεργών ατόμων διαλυθεί εντελώς σε δύο ημι-ζωή; Καθόλου. Μετά από μια ορισμένο σημείο στο δείγμα είναι ήμισυ των ραδιενεργών στοιχείων από την ίδια ποσότητα του χρόνου που απομένει άτομα αποσυντίθεται ακόμα και το μισό, και ούτω καθεξής. Η ακτινοβολία επιμένει για μεγάλο χρονικό διάστημα, πολύ υψηλότερο από το χρόνο ημίσειας ζωής. Ως εκ τούτου, τα δραστικά άτομα στο δείγμα αποθηκεύεται ανεξάρτητα από την ακτινοβολία
Ο χρόνος ημίσειας ζωής - μια ποσότητα που εξαρτάται μόνο από τις ιδιότητες της ουσίας. Η τιμή ορίζεται για πολλά γνωστά ραδιενεργά ισότοπα.
Πίνακας: «Η αποσύνθεση ημιζωή ορισμένων ισοτόπων»
| όνομα | ονομασία | τύπο διάσπασης | ημίσειας ζωής |
ράδιο | 88 Ra 219 | άλφα | 0,001 δευτερόλεπτα |
μαγνήσιο | 12 Mg 27 | βήτα | 10 λεπτά |
ραδόνιο | 86 Rn 222 | άλφα | 3,8 ημέρες |
κοβάλτιο | 27 Co 60 | βήτα, γάμμα | 5,3 χρόνια |
ράδιο | 88 Ra 226 | άλφα, γάμμα | 1.620 χρόνια |
Ουρανός | 92 238 U | άλφα, γάμμα | 4500000000 χρόνου |
Προσδιορισμός της ημίσειας ζωής εκτελούνται πειραματικά. Σε εργαστηριακές μελέτες που διεξάγονται κατ 'επανάληψη τη μέτρηση της δραστικότητας. Από εργαστηριακά δείγματα του ελάχιστου μεγέθους (ερευνητής ασφαλείας είναι πάνω απ 'όλα), το πείραμα διεξάγεται με διαφορετικά διαστήματα, επαναλαμβάνεται πολλές φορές. Βασίζεται στην κανονικότητα των παραγόντων αλλαγής δραστηριότητας.
Προκειμένου να προσδιοριστεί η ημίσεια ζωή είναι μετρούμενη δραστικότητα του δείγματος σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα. Δεδομένου ότι η παράμετρος σχετίζεται με την ποσότητα του διαμελισμένου άτομα από τη ραδιενεργό νόμο αποσύνθεση, τον καθορισμό της ημίσειας ζωής.
ορισμοί ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ για το ισότοπο
Ας ο αριθμός των ενεργών στοιχείων του ισοτόπου σε δεδομένη στιγμή είναι ίσο με Ν, το χρονικό διάστημα κατά το οποίο η παρατήρηση είναι t 2 - t 1 όπου η αρχή και το τέλος είναι αρκετά στενή παρακολούθηση. Υποθέστε ότι το n - αριθμός ατόμων αποσαθρώνονται σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα, τότε το η = KN (t 2 - t 1).
Σε αυτήν την έκφραση, Κ = 0693 / T½ - συντελεστής αναλογικότητας, που ονομάζεται αποσύνθεση σταθερή. T½ - ο χρόνος ημιζωής του ισοτόπου.
Ας υποθέσουμε για τη μονάδα χρονοθυρίδα. Έτσι K = n / N υποδεικνύει το κλάσμα των πυρήνων ισοτόπων παρούσας αποσύνθεσης ανά μονάδα χρόνου.
Γνωρίζοντας την τιμή της σταθεράς διάσπασης μπορεί να προσδιοριστεί και να την ημιζωή της φθοράς: T½ = 0.693 / Κ
Εξ αυτού έπεται ότι ανά μονάδα χρόνου δεν σπάει έναν ορισμένο αριθμό ενεργών ατόμων, και ένα ορισμένο ποσοστό.
Ο νόμος της ραδιενεργού διάσπασης (spp)
Ο χρόνος ημίσειας ζωής είναι η βάση spp. Pattern προέρχονται Frederick Soddy και Ernest Rutherford με βάση τα πειραματικά αποτελέσματα το 1903. Είναι έκπληξη το γεγονός ότι πολλαπλές μετρήσεις γίνονται με μέσα τα οποία απέχουν πολύ από το τέλειο από πλευράς των αρχών του εικοστού αιώνα, οδήγησε σε μια ακριβή και έγκυρα αποτελέσματα. Έγινε η βάση της θεωρίας της ραδιενέργειας. Έχουμε αντλήσει ένα μαθηματικό είσοδο των ραδιενεργών νόμου αποσύνθεσης.
- Ας Ν 0 - αριθμός των ενεργών ατόμων στο ενεργό χρόνο. Μετά το χρονικό διάστημα t θα nondecomposed Ν στοιχεία.
- Σε μια εποχή ίσο με το ήμισυ-ζωής παραμείνει ακριβώς το ήμισυ των ενεργών στοιχείων: N = N 0/2.
- Μετά από μία περαιτέρω περίοδο ενός μισού του δείγματος είναι: Ν = N 0/4 = N 0/2 2 ενεργά άτομα.
- Μετά από ένα χρόνο ίσο με μια περαιτέρω χρόνο ημιζωής, το δείγμα θα διατηρήσει μόνο: N = N 0/8 = Ν 0/2 Μαρτίου.
- Σε μια εποχή που ο ξενιστής n μισό-περιόδους στο δείγμα θα παραμείνει 0 N = N / 2 n των ενεργών σωματιδίων. Σε αυτήν την έκφραση n = t / T½: η αναλογία του ανιχνευτή προς την ημιζωή.
- έχει spp κάπως διαφορετικές μαθηματική έκφραση η οποία είναι πιο βολικό στα καθήκοντα: N = N 0 2 - t / T½.
Το μοτίβο επιτρέπει να προσδιοριστεί, εκτός από την ημιζωή, ο αριθμός των ενεργών ατόμων ισότοπο nondecomposed σε μια δεδομένη στιγμή. Γνωρίζοντας τον αριθμό των ατόμων του δείγματος κατά την έναρξη της παρατήρησης, μετά από κάποιο χρόνο, μπορείτε να καθοριστεί ο χρόνος ζωής του φαρμάκου.
Προσδιορίστε το χρόνο ημιζωής του τύπου ραδιενεργών δικαίου διάσπαση βοηθά μόνο αν ορισμένες παραμέτρους: τον αριθμό των ενεργών ισότοπα στο δείγμα, είναι δύσκολο να βρει αρκετό.
Συνέπειες του νόμου
τύπου spp Record μπορεί, χρησιμοποιώντας την έννοια της μάζας άτομα δραστηριότητας και την προετοιμασία.
Δραστηριότητα είναι ανάλογη προς τον αριθμό των ραδιενεργών ατόμων: Α = Α 0 • 2 -t / T. Σε αυτόν τον τύπο, Α 0 - δραστικότητα δείγματος σε χρόνο μηδέν, Α - δραστηριότητα μετά t δευτερόλεπτα, T - ημίσειας ζωής.
Βάρος της ουσίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο πρότυπο: m = m 0 • 2 -t / T
Για οποιεσδήποτε τακτά χρονικά διαστήματα σπάει απολύτως την ίδια αναλογία των ραδιενεργών ατόμων διαθέσιμα σε αυτό το παρασκεύασμα.
Τα όρια της εφαρμογής του νόμου
Ο νόμος από όλες τις απόψεις είναι μια στατιστική, τον καθορισμό των διαδικασιών σε ένα μικρόκοσμο. Είναι κατανοητό ότι το χρόνο ημιζωής των ραδιενεργών στοιχείων - στατιστικό στοιχείο. Η πιθανολογική φύση των γεγονότων σε ατομικούς πυρήνες δείχνει ότι η αυθαίρετη πυρήνας μπορεί να καταρρεύσει ανά πάσα στιγμή. Προβλέψτε ένα γεγονός είναι αδύνατο, μπορούμε να προσδιορίσουμε μόνο την αξιοπιστία της σε μια στιγμή. Ως αποτέλεσμα, ο χρόνος ημίσειας ζωής δεν έχει νόημα:
- για ένα συγκεκριμένο άτομο?
- ελάχιστο δείγμα μάζες.
Η διάρκεια ζωής του ατόμου
Η ύπαρξη του ατόμου στην αρχική του κατάσταση μπορεί να διαρκέσει για ένα δεύτερο, και ίσως και εκατομμύρια χρόνια. Συζήτηση σχετικά με το χρόνο των σωματιδίων της ζωής δεν είναι επίσης απαραίτητη. Εισάγοντας ένα ποσό ίσο με την μέση τιμή της διάρκειας ζωής των ατόμων, μπορείτε να μιλήσουμε για την ύπαρξη των ατόμων ενός ραδιενεργού ισοτόπου, τα αποτελέσματα της ραδιενεργού διάσπασης. Ο χρόνος ημίσειας ζωής του ατομικού πυρήνα εξαρτάται από τις ιδιότητες του ατόμου και δεν εξαρτάται από άλλες ποσότητες.
Είναι δυνατόν να λυθεί το πρόβλημα: πώς να βρείτε το χρόνο ημιζωής, γνωρίζοντας τη μέση διάρκεια ζωής;
Για τον προσδιορισμό του τύπου επικοινωνίας ημίσεια ζωή για τη μέση διάρκεια ζωής του ατόμου και την παρακμή συνεχή βοήθεια, όχι λιγότερο.
τ = Τ 1/2 / ln2 = T 1/2 / 0693 = 1 / λ.
Σε αυτό το ρεκόρ, τ - της μέσης διάρκειας ζωής, λ - η σταθερά απόσβεσης.
Χρησιμοποιώντας το χρόνο ημιζωής
Αίτηση spp για τον προσδιορισμό της ηλικίας των επιμέρους δειγμάτων είναι ευρέως διαδεδομένη στην έρευνα του τέλους του εικοστού αιώνα. Η ακρίβεια της τον προσδιορισμό της ηλικίας των ορυκτών αντικείμενα είναι τόσο αυξημένη που μπορεί να παρέχουν πληροφορίες για το χρόνο ζωής του χιλιετηρίδα π.Χ..
Ραδιοάνθρακας ορυκτά οργανικά δείγματα με βάση την αλλαγή της δραστηριότητας άνθρακα-14 (ραδιενεργού άνθρακα) που υπάρχει σε όλους τους οργανισμούς. Εντάσσεται μέσα σε ένα ζωντανό σώμα κατά τη διάρκεια του μεταβολισμού και περιέχεται σ 'αυτό σε μια συγκεκριμένη συγκέντρωση. Μετά το θάνατο του μεταβολισμού με το περιβάλλον παύει. Η συγκέντρωση του ραδιενεργού άνθρακα πέφτει λόγω φυσικής διάσπασης, η δραστικότητα μειώνεται αναλογικά.
Με τέτοιες τιμές, η ημίσεια ζωή, ο τύπος του νόμου της ραδιενεργού διάσπασης βοηθάει να προσδιορίσει το χρόνο του τερματισμού της ζωής του οργανισμού.
Αλυσίδα ραδιενεργών μετασχηματισμών
μελέτες ραδιενέργεια διεξήχθησαν σε συνθήκες εργαστηρίου. Καταπληκτική ικανότητα να ραδιενεργά στοιχεία παραμένουν ενεργά για ώρες, μέρες ή ακόμα και χρόνια, δεν θα μπορούσε να έρθει ως έκπληξη κατά την έναρξη των φυσικών εικοστού αιώνα. Μελέτες, για παράδειγμα, το θόριο, που ακολουθείται από την απροσδόκητη αποτέλεσμα: σε ένα κλειστό αμπούλα της δραστηριότητάς της ήταν σημαντική. Στο παραμικρό φύσημα του έπεσε. Το συμπέρασμα ήταν απλή: η μετατροπή του θορίου συνοδεύεται από την απελευθέρωση του ραδονίου (αερίου). Όλα τα στοιχεία της ραδιενέργειας μετατρέπεται σε ένα εντελώς διαφορετικό ουσία, και όπου οι φυσικές και χημικές ιδιότητες. Η ουσία αυτή, με τη σειρά του, είναι επίσης ασταθής. Είναι τώρα γνωστό τρεις σειρές παρόμοιους μετασχηματισμούς.
Η γνώση αυτών των μετασχηματισμών είναι εξαιρετικά σημαντική για τον καθορισμό του χρόνου των περιοχών δύσβατο έχουν μολυνθεί κατά τη διαδικασία της ατομικής και πυρηνικής έρευνας, ή καταστροφές. Ο χρόνος ημίσειας ζωής του πλουτωνίου - ανάλογα με ισοτόπων του - στην περιοχή από 86 s (Pu 238) έως 80 Ma (Pu 244). Η συγκέντρωση του κάθε ισοτόπου δίνει μια ιδέα για την περίοδο της περιοχής απολύμανσης.
Το πιο ακριβό μέταλλο
Είναι γνωστό ότι στη σύγχρονη εποχή υπάρχει ένα πολύ πιο ακριβό μέταλλο από το χρυσό, ασήμι και πλατίνα. Αυτά περιλαμβάνουν το πλουτώνιο. Είναι ενδιαφέρον ότι, στη φύση δημιουργούνται στην εξέλιξη του πλουτωνίου δεν βρέθηκε. Τα περισσότερα στοιχεία που λαμβάνονται κάτω από εργαστηριακές συνθήκες. Η λειτουργία του πλουτωνίου-239 σε πυρηνικούς αντιδραστήρες του επέτρεψε να γίνει εξαιρετικά δημοφιλής αυτές τις μέρες. Η απόκτηση επαρκή για χρήση στους αντιδραστήρες του ποσού του ισοτόπου το καθιστά πρακτικώς ανεκτίμητη.
Το πλουτώνιο-239 λαμβάνεται in νίνο, ως αποτέλεσμα των αντιδράσεων αλυσίδας στην ουρανίου-239 ποσειδώνιο-239 (ημίσεια ζωή - 56 ώρες). Παρόμοια αλυσίδα επιτρέπει να συσσωρεύονται πλουτωνίου σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Ο ρυθμός εμφάνισης του απαιτούμενου αριθμού υπερβαίνει τις φυσικές δισεκατομμύρια φορές.
Εφαρμογή στην Ενέργεια
Γίνεται πολύς λόγος για τις ελλείψεις της πυρηνικής ενέργειας και την «παραδοξότητα» της ανθρωπότητας που σχεδόν κάθε ανοίγματος χρησιμοποιείται για να σκοτώσει το δικό τους είδος. Έναρξη της πλουτώνιο-239, το οποίο είναι σε θέση να συμμετέχουν στην αντίδραση αλυσίδας πυρηνικών αφήνεται να το χρησιμοποιήσετε ως ένα ήσυχο πηγή ενέργειας. Το ουράνιο-235 είναι ένα ανάλογο του πλουτωνίου που βρέθηκαν στον κόσμο είναι εξαιρετικά σπάνια, επιλέξτε το από το μετάλλευμα ουρανίου είναι πολύ πιο δύσκολο από το να πάρει το πλουτώνιο.
Η ηλικία της Γης
ανάλυση ραδιοϊσότοπο των ισοτόπων των ραδιενεργών στοιχείων δίνει μια πιο ακριβή ιδέα της διάρκειας ζωής ενός συγκεκριμένου δείγματος.
Χρησιμοποιώντας την αλυσίδα μεταμόρφωση «του ουρανίου - θορίου», που περιέχονται στο φλοιό της γης, καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της ηλικίας του πλανήτη μας. Το ποσοστό αυτών των στοιχείων κατά μέσο όρο σε όλη την κρούστα αποτελεί τη βάση αυτής της μεθόδου. Σύμφωνα με τα τελευταία στοιχεία, η ηλικία της Γης είναι 4.6 δισεκατομμυρίων ετών.
Similar articles
Trending Now