Vorming, Wetenskap
Die halfleeftyd van radioaktiewe elemente - wat is dit en hoe om dit te definieer? Formule half-lewe
Die geskiedenis van die studie van radioaktiwiteit begin 1 Maart 1896, toe die bekende Franse wetenskaplike Anri Bekkerel per ongeluk 'n vreemde ding ontdek in die bestraling van uraan soute. Dit blyk dat 'n fotografiese plaat, geplaas in 'n boks met 'n monster geskend. Dit is die resultaat van lande besit hoë indringende bestraling, wat uraan het verryk. Hierdie eiendom is gevind in die swaarste elemente, die voltooiing van die periodieke tabel. Hy het die naam "radioaktiwiteit".
Ons stel die eienskappe van radioaktiwiteit
Hierdie proses - spontane bekering lid atoom isotoop in 'n ander isotoop met 'n parallelle evolusie van elementêre deeltjies (elektrone, atoomkerne van helium). Omskakeling atome verskyn spontaan, sonder dat eksterne energie te absorbeer. Die belangrikste hoeveelheid wat kenmerkend is die vrystelling van energie tydens die proses van radioaktiewe verval, genoem aktiwiteit.
A = λN, waarin λ- verval konstante, N - aantal aktiewe atome in die monster.
Geïsoleerde α, β, γ-verrot. Die ooreenstemmende vergelykings staan bekend as geneutraliseer reëls:
naam | Wat gebeur | reaksievergelyking |
α verval | omskakeling van atoomkern in die X Y kern vrystelling kern van 'n helium atoom | X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Hy |
β - disintegrasie | omskakeling van atoomkern in die X Y kern met die elektron vrystelling | Z A → Z + X 1 Y A + -1 e A |
γ - verval | nie gepaard gaan met veranderinge in die kern, die energie wat vrygestel word in die vorm van 'n elektromagnetiese golf | X Z A → Z X A + γ |
Die tyd interval in radioaktiwiteit
Die oomblik van die ineenstorting van die deeltjies kan nie gestel word vir die bepaalde atoom. Vir hom is dit eerder 'n "ongeluk" eerder as 'n patroon. Isolasie van energie wat die proses, gedefinieer as die aktiwiteit van die monster kenmerkend.
Dit is vasgestel dat daar 'n tyd waartydens presies die helfte van die atome van die monster verval ondergaan. Hierdie tyd interval staan bekend as "halfleeftyd". Wat is die betekenis van die bekendstelling van hierdie konsep?
Wat is die half-lewe?
Dit wil voorkom asof vir 'n tyd gelyk aan die tydperk, presies die helfte van die aktiewe atome teenwoordig monster breek. Maar beteken dit dat tydens alle aktiewe atome disintegreer heeltemal in twee half-lewe? Glad nie. Na 'n sekere punt in die monster is die helfte van die radio-aktiewe elemente deur dieselfde hoeveelheid tyd wat oorbly atome ontbind selfs die helfte, en so aan. Die bestraling voortduur vir 'n lang tyd, baie hoër as die half-lewe. Dus, is die aktiewe atome in die monster onafhanklik gestoor van die bestraling
Die halfleeftyd - 'n hoeveelheid wat slegs afhanklik is van die eienskappe van die stof. Die waarde word gedefinieer vir baie bekende radio-aktiewe isotope.
Tafel: "Die halfleeftyd verval van sekere isotope"
| naam | aanwysing | tipe verval | halfleeftyd |
radium | 88 Ra 219 | alfa | 0.001 sekondes |
magnesium | 12 Mg 27 | beta | 10 minute |
radon | 86 Rn 222 | alfa | 3.8 dae |
kobalt | 27 Co 60 | beta, gamma | 5.3 jaar |
radium | 88 Ra 226 | Alpha Gamma | 1620 jaar |
Uranus | 92 238 U | Alpha Gamma | 4,5 miljard jaar |
Bepaling van halfleeftyd uitgevoer eksperimenteel. In die laboratorium studies herhaaldelik gedoen meting van die aktiwiteit. Sedert laboratorium monsters van minimum grootte (sekuriteit navorser, is bo almal), is die eksperiment uit met verskillende tussenposes gedoen, baie kere herhaal. Dit is gebaseer op die gereeldheid van verandering agente aktiwiteit.
Met die oog op die half-lewe bepaal word gemeet aktiwiteit van die monster by spesifieke tyd intervalle. Gegee dat die parameter wat verband hou met die hoeveelheid van gedisintegreerde atome van die radioaktiewe verval wet, die bepaling van die half-lewe.
VOORBEELD definisies vir die isotoop
Laat die aantal aktiewe elemente van die isotoop op 'n gegewe tyd is gelyk aan N, die tyd interval waartydens waarneming is t 2 - t 1 waar die begin en die einde voldoende noukeurige waarneming. Aanvaar dat N - aantal atome verbrokkel in 'n gegewe tyd interval, dan n = KN (t 2 - t 1).
In hierdie uitdrukking, K = 0693 / t½ - proporsionaliteit faktor, genoem verval konstant. T½ - die halfleeftyd van die isotoop.
Aanvaar vir die tydgleuf eenheid. So K = n / N dui die fraksie van isotoop kerne teenwoordig disintegreer per eenheid tyd.
Wetende dat die waarde van die verval konstante bepaal kan word en die halfleeftyd van verval: t½ = 0693 / K.
Dit volg dus dat per tydseenheid geen breek 'n sekere aantal aktiewe atome, en 'n sekere deel.
Die wet van radioaktiewe verval (spp)
Halfleeftyd is die basis spp. Patroon afgelei Frederick Soddy en Ernest Rutherford op die basis van eksperimentele resultate in 1903. Dit is verbasend dat verskeie metings gemaak met instrumente wat ver van volmaak is in terme van die vroeë twintigste eeu, het gelei tot 'n akkurate en geldige resultate. Hy is die basis van die teorie van radioaktiwiteit. Ons lei 'n wiskundige inskrywing van radioaktiewe verval wet.
- Laat N 0 - aantal aktiewe atome in die aktiewe tyd. Na die tyd interval sal t N elemente nondecomposed.
- In 'n tyd gelyk aan die half-lewe bly presies die helfte van die aktiewe elemente: N = N 0/2.
- Ná 'n verdere tydperk van een helfte van die monster is: N = N 0/4 = N 0/2 2 aktiewe atome.
- Ná 'n tyd gelykstaande aan 'n verdere halfleeftyd, sal die monster net behou: N = N 0/8 = N 0/2 Maart.
- In 'n tyd wanneer die gasheer N half-periodes in die monster sal bly 0 N = N / 2 N van die aktiewe deeltjies. In hierdie uitdrukking N = t / t½: die verhouding van die ondersoek na die half-lewe.
- het spp ietwat anders wiskundige uitdrukking wat is meer gerieflik in die take: N = N 0 2 - t / t½.
Die patroon kan vasstel, bykomend tot die half-lewe, die aantal aktiewe isotoop atoom nondecomposed op 'n gegewe tyd. Wetende dat die aantal atome van die monster aan die begin van die waarneming, na 'n tyd, jy kan die leeftyd van die dwelm te bepaal.
Bepaal die halfleeftyd van radioaktiewe verval wet formule dit help slegs indien sekere parameters: die aantal aktiewe isotope in die monster, is dit moeilik genoeg om uit te vind.
Gevolge van die wet
Rekord spp formule kan, met behulp van die konsep van massa-aktiwiteit en voorbereiding atome.
Aktiwiteit is eweredig aan die aantal radio-aktiewe atome: A = A 0 • 2 t / T. In hierdie formule, 'n 0 - monster aktiwiteit by zero tyd, A - aktiwiteit na t sekondes, T - halfleeftyd.
Gewig van die stof kan gebruik word in die patroon: m = m 0 • 2 t / T
Vir enige gereelde tussenposes breek absoluut dieselfde verhouding van die radio-aktiewe atome beskikbaar in hierdie voorbereiding.
Die grense van toepaslikheid van die wet
Die wet in alle opsigte 'n statistiese, die definisie van die prosesse in 'n mikrokosmos. Dit word verstaan dat die halfleeftyd van radioaktiewe elemente - statistiek. Die probabilistiese aard van die gebeure in atoomkerne dui daarop dat die arbitrêre kern kan in duie stort te eniger tyd. Voorspel 'n gebeurtenis is onmoontlik, kan ons net sy geloofwaardigheid te bepaal op 'n slag. As gevolg hiervan, het die half-lewe nie sin maak nie:
- vir 'n spesifieke atoom;
- minimum monster massas.
Die leeftyd van die atoom
Die bestaan van die atoom in sy oorspronklike toestand kan vir 'n tweede, en miskien miljoene jare. Praat oor die tyd van die deeltjies van die lewe is ook nie nodig nie. Deur in te skryf 'n bedrag gelyk aan die gemiddelde waarde van die leeftyd van die atome, kan jy praat oor die bestaan van atome van 'n radio-aktiewe isotoop, die gevolge van radioaktiewe verval. Die halfleeftyd van die atoomkern hang af van die eienskappe van die atoom en is nie afhanklik van ander hoeveelhede.
Is dit moontlik om die probleem op te los: hoe om die halfleeftyd vind, wetende dat die gemiddelde leeftyd?
Om die halfleeftyd kommunikasie formule vir die gemiddelde leeftyd van die atoom en die verval konstante hulp, nie minder nie bepaal.
τ = T 02/01 / LN2 = T 02/01 / 0693 = 1 / λ.
In hierdie rekord, τ - die gemiddelde leeftyd, λ - die verval konstant.
Die gebruik van die half-lewe
Aansoek spp vir die bepaling van die ouderdom van die individuele monsters is wydverspreid in die navorsing van die laat twintigste eeu. Die akkuraatheid van die bepaling van die ouderdom van fossiele artefakte is so toegeneem dat insig kan bied in die lewe tyd van die millennium vC.
Radiokoolstof fossiel organiese monsters gebaseer op die verandering van koolstof-14-aktiwiteit (radiokoolstof) teenwoordig in alle organismes. Dit val in 'n lewende liggaam tydens metabolisme en is daarin vervat op 'n spesifieke konsentrasie. En ná die dood van metabolisme met die omgewing ophou. Die konsentrasie van radioaktiewe koolstof val as gevolg van natuurlike verval, die aktiwiteit verminder proporsioneel.
Met so 'waardes, die half-lewe, die formule van die wet van radioaktiewe verval help om die tyd van die beëindiging van die lewe van die organisme bepaal.
Ketting van radioaktiewe transformasies
radioaktiwiteit studies is uitgevoer in die laboratorium toestande. Amazing vermoë om radio-aktiewe elemente bly aktief vir ure, dae of selfs jare kan nie as 'n verrassing aan die begin van die twintigste eeu fisici. Studies, byvoorbeeld, torium, gevolg deur 'n onverwagse gevolg: in 'n geslote ampul van sy aktiwiteite was betekenisvol. By die geringste reuk van dit val. Die gevolgtrekking was eenvoudig: die omskakeling van torium vergesel deur die vrystelling van radon (gas). Alle elemente in die radioaktiwiteit omskep in 'n heeltemal ander stof, en waarin die fisiese en chemiese eienskappe. Hierdie stof, op sy beurt, is ook onstabiel. Dit is nou bekend drie rye van soortgelyke transformasies.
Kennis van hierdie transformasies is uiters belangrik in die bepaling van die tyd van ontoeganklikheid gebiede besoedel in die proses van atoom en kern navorsing, of katastrofes. Die halfleeftyd van plutonium - afhangende van die isotope - in die reeks van 86 s (Pu 238) tot 80 Ma (Pu 244). Die konsentrasie van elke isotoop gee 'n idee oor die tydperk van die reiniging gebied.
Die duurste metaal
Dit is bekend dat in die moderne tyd is daar 'n baie duurder metaal as goud, silwer en platinum. Dit sluit in die plutonium. Interessant genoeg, in die natuur geskep in die evolusie van die plutonium is nie gevind nie. Die meeste elemente word verkry onder laboratorium toestande. Werking van plutonium-239 in kernreaktore het hom in staat gestel om baie gewild geword deesdae. Die verkryging van voldoende vir gebruik in die reaktors van die bedrag van die isotoop maak dit prakties onskatbare waarde.
Plutonium-239 is verkry in vivo as gevolg van kettingreaksies in die uraan-239 Neptunium-239 (halfleeftyd - 56 uur). Soortgelyke ketting toelaat om plutonium ophoop in kernreaktore. Die tempo van die voorkoms van die vereiste aantal oorskry die natuurlike miljarde keer.
Aansoek in Energy
Daar is baie gepraat oor die tekortkominge van kernkrag en die "vreemdheid" van die mensdom wat byna enige opening word gebruik om hul eie soort dood te maak. Opening van plutonium-239, wat in staat is om deel te neem in die kern ketting reaksie word toegelaat om dit te gebruik as 'n vreedsame energiebron. Uraan-235 is 'n analoog van die plutonium gevind in die wêreld is uiters skaars, kies dit uit die uraan erts is baie moeiliker as om plutonium te kry.
Ouderdom van die aarde
Radio ontleding van isotope van radioaktiewe elemente gee 'n meer akkurate idee van die leeftyd van 'n bepaalde voorbeeld.
Die gebruik van die transformasie ketting "van uraan - torium", soos vervat in die aarde se kors, maak dit moontlik om die ouderdom van ons planeet te bepaal. Die persentasie van hierdie elemente in gemiddelde dwarsdeur die kors onderliggend hierdie metode. Volgens die jongste data, die ouderdom van die aarde is 4,6 miljard jaar oud.
Similar articles
Trending Now