Separuh hayat unsur-unsur radioaktif - apa yang ia dan bagaimana untuk menentukan ia? Formula separuh hayat

Sejarah kajian radioaktif bermula 1 Mac 1896, apabila ahli sains Perancis yang terkenal Anri Bekkerel sengaja menemui satu perkara yang aneh di radiasi garam uranium. Ternyata bahawa plat fotografi, diletakkan di dalam kotak dengan sampel dicemari. Ia adalah hasil daripada negara-negara yang mempunyai radiasi yang tinggi menembusi, yang telah diperkaya uranium. Hartanah ini didapati dalam unsur-unsur yang paling berat, melengkapkan jadual berkala. Beliau telah diberi nama "radioaktif".

Kami memperkenalkan ciri-ciri radioaktif

proses ini - spontan ahli penukaran atom isotop dalam isotop yang berbeza dengan evolusi serentak zarah asas (elektron, nukleus atom helium). atom penukaran muncul secara spontan, tanpa memerlukan penyerapan tenaga luar. Kuantiti utama mencirikan pembebasan tenaga semasa proses pereputan radioaktif, dipanggil aktiviti.

aktiviti sampel radioaktif dipanggil anggaran bilangan pereputan sampel per unit masa. Dalam SI (Sistem unit Antarabangsa) pengukuran ia dipanggil becquerel (Bq) itu. Dalam satu Becquerel pakai apa-apa aktiviti sampel yang berlaku secara purata 1 perpecahan sesaat.

A = λN, di mana λ- pereputan yang berterusan, N - bilangan atom aktif dalam sampel.

α terpencil, β, γ-pereputan. Persamaan yang sepadan dipanggil peraturan mengimbangi:

nama	Apa yang berlaku	persamaan tindak balas
kerosakan α	penukaran nukleus atom dalam X Y nukleus melepaskan nukleus atom helium	X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Beliau
β - perpecahan	penukaran nukleus atom dalam nukleus X Y dengan pelepasan elektron	Z A → Z + X 1 Y A + -1 e A
γ - pereputan	tidak disertai oleh perubahan dalam nukleus, tenaga yang dibebaskan dalam bentuk gelombang elektromagnet	X Z A → Z X A + γ

Selang masa di radioaktif

Saat kejatuhan zarah tidak boleh ditetapkan bagi atom tertentu. Bagi beliau, ia bukan satu "kemalangan" dan bukannya corak. Pengasingan tenaga yang menyifatkan proses itu, ditakrifkan sebagai aktiviti sampel.

Ia menyedari bahawa ia berubah dari masa ke masa. Walaupun unsur-unsur individu mempamerkan ijazah mengejutkan kesabaran radiasi, terdapat bahan-bahan yang aktiviti berkurangan beberapa kali dalam tempoh masa yang singkat. pelbagai menakjubkan! Adakah mungkin untuk mencari corak dalam proses ini?

Ia ditubuhkan bahawa terdapat satu masa di mana betul-betul separuh daripada atom spesimen menjalani kerosakan. Ini selang masa dipanggil "separuh hayat". Apa yang dimaksudkan dengan pengenalan konsep ini?

Apa yang separuh hayat?

Ternyata bahawa untuk masa yang sama dengan tempoh, betul-betul separuh daripada atom aktif rehat sampel hadir. Tetapi adakah ini bermakna bahawa dalam semua atom aktif hancur sepenuhnya dalam dua setengah nyawa? Tidak sama sekali. Selepas titik tertentu dalam sampel adalah separuh daripada unsur-unsur radioaktif dengan jumlah yang sama baki atom masa terurai walaupun separuh, dan sebagainya. radiasi ini berterusan untuk masa yang lama, lebih tinggi daripada separuh hayat. Oleh itu, atom aktif dalam sampel disimpan bebas daripada radiasi

Separuh hayat - kuantiti yang bergantung hanya pada sifat-sifat bahan. nilai ditakrifkan untuk banyak isotop radioaktif yang diketahui.

Jadual: "Pereputan separuh hayat isotop tertentu"

nama	jawatan	jenis kerosakan	separuh hayat
radium	88 Ra 219	alpha	0.001 saat
magnesium	12 Mg 27	beta	10 minit
radon	86 Rn 222	alpha	3.8 hari
kobalt	27 Co 60	beta, gamma	5.3 tahun
radium	88 Ra 226	alpha, gamma	1620 tahun
Uranus	92 238 U	alpha, gamma	4.5 bilion tahun

Penentuan separuh hayat dilakukan uji kaji. Dalam kajian makmal yang dijalankan berulang kali mengukur aktiviti tersebut. Sejak sampel makmal saiz minimum (penyelidik keselamatan adalah di atas semua), eksperimen dijalankan dengan jangka masa yang berbeza, berkali-kali. Ia adalah berdasarkan kepada kekerapan aktiviti agen perubahan.

Untuk menentukan separuh hayat adalah aktiviti diukur sampel pada selang masa tertentu. Memandangkan parameter yang berkaitan dengan kuantiti atom hancur dari undang-undang pereputan radioaktif, menentukan separuh hayat.

definisi CONTOH untuk isotop

Mari bilangan elemen aktif isotop pada masa yang diberikan adalah sama dengan N, selang masa di mana pemerhatian adalah t ₂ - t ₁ di mana permulaan dan akhir adalah pemerhatian cukup dekat. Andaikan n itu - bilangan atom hancur dalam tempoh masa yang diberikan, maka n = KN (t ₂ - t _1).

Dalam ungkapan ini, K = 0693 / T½ - faktor perkadaran, dikenali sebagai pemalar pereputan. T½ - separuh hayat dari isotop.

Andaikan bagi unit slot masa. Oleh itu K = n / N menunjukkan sebahagian kecil daripada nukleus isotop berpecah belah hadir per unit masa.

Mengetahui nilai pemalar pereputan boleh ditentukan dan separuh hayat pereputan: T½ = 0693 / K.

Ia mengikuti bahawa setiap unit masa tidak memecah sebilangan atom aktif, dan bahagian tertentu.

Undang-undang pereputan radioaktif (spp)

Separuh hayat adalah spp asas. Corak diperolehi Frederick Soddy dan Ernest Rutherford berdasarkan keputusan eksperimen pada tahun 1903. Adalah mengejutkan bahawa pelbagai ukuran yang dibuat dengan alat-alat yang jauh dari sempurna dari segi awal abad kedua puluh, membawa kepada keputusan yang tepat dan sah. Ia menjadi asas kepada teori radioaktif. Kita memperoleh kemasukan matematik undang-undang pereputan radioaktif.

- Mari N ₀ - bilangan atom aktif dalam masa yang aktif. Selepas selang masa t akan nondecomposed unsur N.

- Pada masa yang sama dengan separuh hayat kekal dengan tepat separuh daripada unsur-unsur aktif: N = N _0/2.

- Selepas tempoh selanjutnya selama setengah daripada sampel adalah: N = N _0/4 = N _0/2 ² atom aktif.

- Selepas masa yang sama dengan separuh hayat lagi, sampel akan mengekalkan hanya: N = N _0/8 = N ^_0/2 Mac.

- Pada ketika tuan rumah n setengah tempoh di spesimen akan kekal ₀ N = N / 2 ⁿ zarah aktif. Dalam ungkapan ini n = t / T½: nisbah siasatan untuk separuh hayat.

- mempunyai spp ungkapan matematik agak berbeza yang lebih mudah dalam tugas-tugas: N = N ₀ 2 ^{- t / _T½.}

pola membolehkan untuk menentukan, selain daripada separuh hayat, bilangan atom isotop aktif nondecomposed pada masa yang diberikan. Mengetahui bilangan atom sampel pada awal pemerhatian, selepas beberapa ketika, anda boleh menentukan jangka hayat dadah.

Menentukan separuh hayat radioaktif formula undang-undang pereputan ia membantu hanya jika parameter tertentu: jumlah isotop aktif dalam sampel, ia adalah sukar untuk mencari cukup.

Akibat undang-undang

Rekod spp formula boleh, dengan menggunakan konsep aktiviti dan penyediaan atom besar-besaran.

Aktiviti adalah berkadar dengan bilangan atom radioaktif: A = A ₀ • 2 ^{-t / T.} Dalam formula ini, A ₀ - aktiviti sampel pada masa sifar, A - aktiviti selepas t saat, T - separuh hayat.

Berat bahan yang boleh digunakan dalam corak: m = m ₀ • 2 ^{-t / T}

Untuk apa-apa jangka masa yang tetap memecah sememangnya bahagian yang sama bagi atom radioaktif didapati dalam persediaan ini.

Had tidaknya undang-undang

Undang-undang dalam segala hal, ialah statistik, menentukan proses dalam dunia kecilnya yang. Difahamkan bahawa separuh hayat unsur-unsur radioaktif - statistik. Sifat kebarangkalian peristiwa-peristiwa dalam nukleus atom menunjukkan bahawa teras sewenang-wenangnya boleh runtuh pada bila-bila masa. Meramalkan peristiwa adalah mustahil, kita hanya boleh menentukan kredibilitinya pada satu masa. Hasilnya, separuh hayat tidak masuk akal:

• yang atom tertentu;
• ramai sampel minimum.

Hayat atom

Kewujudan atom dalam keadaan asal boleh bertahan untuk kali kedua, dan mungkin berjuta-juta tahun. Bercakap tentang masa zarah kehidupan juga tidak perlu. Dengan memasukkan jumlah yang sama dengan nilai purata jangka hayat atom, anda boleh bercakap tentang kewujudan atom isotop radioaktif, kesan pereputan radioaktif. separuh hayat nukleus atom yang bergantung kepada sifat-sifat atom dan tidak bergantung kepada kuantiti yang lain.

Adakah mungkin untuk menyelesaikan masalah: bagaimana untuk mencari separuh hayat, mengetahui hayat purata?

Untuk menentukan formula komunikasi separuh hayat untuk seumur hidup min atom dan kerosakan bantuan yang berterusan, tidak kurang.

_{τ = T 1/2 / LN2 = T} 1/2 / 0693 = 1 / λ.

Dalam rekod ini, τ - seumur hidup purata, λ - pemalar pereputan.

Menggunakan separuh hayat

Permohonan spp untuk menentukan umur sampel individu adalah meluas dalam penyelidikan abad kedua puluh. Ketepatan menentukan umur artifak fosil begitu meningkat yang boleh memberi gambaran mengenai masa hidup BC alaf.

Radiokarbon fosil sampel organik berdasarkan perubahan aktiviti karbon-14 (radiokarbon) di dalam semua organisma. Ia jatuh ke dalam badan hidup semasa metabolisme dan terkandung di dalamnya pada kepekatan tertentu. Selepas kematian metabolisme dengan persekitaran itu tamat. Kepekatan karbon radioaktif jatuh disebabkan oleh pereputan semula jadi, aktiviti berkurangan berkadaran.

Dengan nilai-nilai itu, separuh hayat, formula hukum pereputan radioaktif membantu untuk menentukan masa penamatan kehidupan organisma.

Rantaian transformasi radioaktif

kajian radioaktif telah dijalankan di dalam keadaan makmal. kemampuan menakjubkan untuk unsur-unsur radioaktif tetap aktif untuk jam, hari atau bertahun-tahun tidak dapat datang sebagai satu kejutan pada awal ahli fizik abad kedua puluh. Kajian, misalnya, torium, diikuti dengan keputusan yang tidak dijangka: dalam ampul tertutup aktivitinya ketara. Pada bau sedikit ia jatuh. Kesimpulannya adalah mudah: penukaran thorium disertai dengan pembebasan radon (gas). Semua unsur-unsur dalam keradioaktifan berubah menjadi bahan yang sama sekali berbeza, dan di mana sifat-sifat fizikal dan kimia. bahan ini, seterusnya, juga tidak stabil. Ia kini dikenali tiga baris perubahan yang sama.

Pengetahuan tentang perubahan-perubahan ini adalah sangat penting dalam menentukan masa kawasan tidak berjaya tercemar dalam proses penyelidikan atom dan nuklear, atau malapetaka. Separuh hayat plutonium - bergantung kepada isotop - dalam julat dari 86 s (Pu 238) 80 Ma (Pu 244). Kepekatan setiap isotop memberi idea mengenai tempoh kawasan dekontaminasi.

Logam yang paling mahal

Adalah diketahui bahawa pada zaman moden terdapat logam yang lebih mahal daripada emas, perak dan platinum. Ini termasuk plutonium. Menariknya, dalam alam semula jadi yang dicipta dalam evolusi plutonium itu tidak dijumpai. Kebanyakan unsur-unsur yang diperoleh di bawah keadaan makmal. Operasi plutonium-239 dalam reaktor nuklear telah membolehkan beliau untuk menjadi sangat popular pada hari ini. Mendapatkan yang mencukupi untuk digunakan dalam reaktor daripada jumlah isotop menjadikan ia boleh dikatakan tidak ternilai.

Plutonium-239 diperolehi dalam vivo akibat tindak balas rantai dalam uranium-239 Neptunium-239 (separuh hayat - 56 jam). rantaian sama membolehkan untuk mengumpul plutonium dalam reaktor nuklear. Kadar berlakunya jumlah yang diperlukan melebihi berbilion semula jadi kali.

Permohonan dalam Tenaga

Terdapat banyak bercakap mengenai kekurangan tenaga nuklear dan "keganjilan" umat manusia bahawa hampir mana-mana pembukaan digunakan untuk membunuh kaum sendiri. Pembukaan plutonium-239, yang mampu untuk mengambil bahagian dalam tindak balas rantai nuklear dibenarkan menggunakannya sebagai sumber tenaga yang aman. Uranium-235 adalah analog daripada plutonium yang ditemui di dunia adalah amat jarang berlaku, pilih ia dari bijih uranium adalah lebih sukar daripada untuk mendapatkan plutonium.

Umur Bumi

analisis radioisotop isotop unsur-unsur radioaktif memberikan idea yang lebih tepat hayat sampel tertentu.

Menggunakan rantai transformasi "uranium - thorium", yang terkandung dalam kerak bumi, menjadikan ia mungkin untuk menentukan usia planet kita. Peratusan elemen-elemen ini dalam purata di kerak mendasari kaedah ini. Menurut data terkini, umur Bumi berusia 4.6 bilion tahun.