Pormasyon, Agham
Ang half-life ng radioactive elemento - ano ito at kung paano upang tukuyin ito? Formula half-life
Ang kasaysayan ng ang pag-aaral ng radyaktibidad ay nagsimulang Marso 1, 1896, kapag ang mga bantog na Pranses siyentipiko Anri Bekkerel aksidenteng natuklasan ng isang kakaibang bagay sa radiation ng uranium asing-gamot. Ito ay naka-out na ang isang photographic plate, inilagay sa isang kahon na may isang sample marred. Ito ay ang kinalabasan ng mga bansa possessing mataas na mahayap radiation, na kung saan ay enriched yureyniyum. ari-arian na ito ay matatagpuan sa mga heaviest elemento, pagkumpleto ng periodic table. Siya ay binigyan ng pangalan na "radyaktibidad".
Ipinakilala namin ang mga katangian ng radyaktibidad
Ang prosesong ito - spontaneous miyembro conversion atom isotope sa isang iba't ibang mga isotope na may sabay-sabay na paglaki ng elementarya particle (electron, atomic nuclei ng helium). atom Conversion lumitaw spontaneously, nang hindi nangangailangan ng panlabas na enerhiya pagsipsip. Ang pangunahing dami characterizing ang enerhiya release sa panahon ng proseso ng radioactive pagkabulok, na tinatawag na aktibidad.
A = λN, kung saan λ- pagkabulok pare-pareho, N - bilang ng mga aktibong mga atom sa sample.
Nakahiwalay α, β, γ-pagkabulok. Ang katumbas na equation ay tinatawag na offset panuntunan:
pangalan | Ano ang nangyayari | reaksyon equation |
α pagkabulok | conversion ng mga atomic nucleus sa X Y nucleus ilalabas ang nucleus ng isang helium atom | X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Siya |
β - disintegrasyon | conversion ng mga atomic nucleus sa nucleus X Y sa mga elektron release | Z A → Z + X 1 Y A + -1 e A |
γ - pagkabulok | hindi sinamahan ng mga pagbabago sa nucleus, ang enerhiya na inilabas sa anyo ng isang electromagnetic wave | X Z A → Z X A + γ |
Ang agwat ng oras sa radyaktibidad
Ang sandali ng pagbagsak ng mga particle ay hindi maaaring itakda para sa partikular na atom. Para sa kanya, ito ay sa halip ng isang "aksidente" sa halip na isang pattern. Paghihiwalay ng enerhiya na characterizes ang proseso, tinukoy bilang ang gawain ng sample.
Ito ay itinatag na may isang oras na kung saan eksakto sa kalahati ng mga atom ng specimen sumasailalim sa pagkabulok. Ito agwat ng oras ay tinatawag na "half-life". Ano ang kahulugan ng sa pagpapakilala ng konsepto na ito?
Ano ang half-life?
Lumalabas na para sa isang oras na katumbas ng panahon, eksakto sa kalahati ng mga aktibong mga atom kasalukuyan sample break. Ngunit ang ibig sabihin nito na sa panahon lahat ng mga aktibong mga atom matibag ganap na sa loob ng dalawang half-buhay? Hinding-hindi. Matapos ang isang tiyak na punto sa sample ay kalahati ng radioactive elemento sa pamamagitan ng parehong halaga ng oras na natitira atom decomposes kahit kalahati, at iba pa. radiation Ang nagpatuloy para sa isang mahabang panahon, mas mataas kaysa sa half-buhay. Samakatuwid, ang aktibong atoms sa sample ay naka-imbak nang nakapag-iisa mula sa radiation
Ang half-life - isang dami na nakasalalay lamang sa ang mga katangian ng mga sangkap. Ang halaga ay tinukoy para sa maraming mga kilalang radioactive isotopes.
Table: "Ang half-life pagkabulok ng ilang mga isotopes"
| pangalan | paghirang | uri ng pagkabulok | half-life |
radyum | 88 Ra 219 | alpha | 0.001 seconds |
magnesiyo | 12 Mg 27 | beta | 10 minuto |
reydon | 86 Rn 222 | alpha | 3.8 araw |
kobalt | 27 Co 60 | beta, gamma | 5.3 taon |
radyum | 88 Ra 226 | alpha, gamma | 1620 taon |
Urano | 92 238 U | alpha, gamma | 4.5 bilyong taon |
Pagpapasiya ng half-life ginanap sa pagtuklas. Sa mga pag-aaral laboratoryo na isinasagawa nang paulit-ulit pagsukat ng aktibidad. Dahil laboratoryo sample ng minimum na laki (security researcher ay higit sa lahat), ang eksperimento ay natupad na may iba't ibang mga pagitan, paulit-ulit na maraming beses. Ito ay batay sa kaayusan ng mga ahente ng pagbabago na aktibidad.
Upang matukoy ang half-life ay nasukat na aktibidad ng sample sa tiyak na agwat ng oras. Given na ang mga parameter na may kaugnayan sa ang dami ng disintegrated atoms mula sa radioactive pagkabulok batas, pagtukoy ng mga half-buhay.
EXAMPLE mga kahulugan para sa mga isotope
Hayaan ang bilang ng mga aktibong elemento ng isotope sa isang naibigay na oras ay katumbas ng N, ang agwat ng oras sa panahon na kung saan pagmamasid ay t 2 - t 1 kung saan ang pasimula at ang wakas ay may sapat na malapit na pagmamasid. Ipalagay na n - bilang ng mga atoms disintegrated sa isang ibinigay na agwat ng oras, pagkatapos n = KN (t 2 - t 1).
Sa expression na ito, K = 0693 / T½ - pagkaproporsyonado kadahilanan, na tinatawag na pagkabulok pare-pareho. T½ - ang half-buhay ng mga isotope.
Ipagpalagay na para sa unit time slot. Kaya K = n / N ay nagpapahiwatig ng maliit na bahagi ng isotope nuclei kasalukuyan disintegrating bawat yunit ng panahon.
Pag-alam ng halaga ng pagkabulok pare-pareho ang maaaring tinutukoy at ang half-life ng pagkabulok: T½ = 0693 / K.
Ito ay sumusunod na sa bawat oras na unit walang Pinaghihiwa isang tiyak na bilang ng mga aktibong mga atom, at isang tiyak na proporsyon.
Ang batas ng radioactive pagkabulok (spp)
Half-buhay ay ang batayan spp. Pattern nagmula Frederick Soddy at Ernest Rutherford sa batayan ng pang-eksperimentong mga resulta sa 1903. Ito ay kamangha-mangha na ang maramihang mga sukat na gawa sa mga instrumento na malayo mula sa sakdal sa mga tuntunin ng unang bahagi ng ikadalawampu siglo, na humantong sa isang tumpak at wastong resulta. Siya ay naging ang batayan ng ang teorya ng radyaktibidad. nakuha namin ang isang matematikal na entry ng radioactive pagkabulok batas.
- Hayaan N 0 - bilang ng mga aktibong mga atom sa aktibong panahon. Matapos ang oras ng pagitan ay t nondecomposed N elemento.
- Sa isang pagkakataon katumbas ng half-life mananatiling eksakto sa kalahati ng mga aktibong sangkap: N = N 0/2.
- Pagkatapos ng isang karagdagang panahon ng isa sa kalahati ng sample ay ang mga: N = N 0/4 = N 0/2 2 aktibong mga atomo.
- Pagkatapos ng isang oras na katumbas ng isang karagdagang kalahating-buhay, sample susundin lang: N = N 0/8 = N 0/2 3.
- Sa isang pagkakataon kapag ang host n half-tagal sa specimen ay mananatiling 0 N = N / 2 n sa mga aktibong particle. Sa expression na ito n = t / T½: ang ratio ng probe sa half-buhay.
- ay may spp medyo iba mathematical expression na kung saan ay mas maginhawa sa mga gawain: N = N 0 2 - t / T½.
Ang pattern ay nagbibigay-daan upang matukoy, bilang karagdagan sa mga half-life, ang bilang ng mga aktibong isotope atom nondecomposed sa isang ibinigay na oras. Pag-alam ang bilang ng mga atoms ng sample sa simula ng pagmamasid, pagkatapos ng ilang panahon, maaari mong matukoy ang buhay ng gamot.
Alamin ang half-life ng radioactive pagkabulok batas formula ito ay tumutulong lamang kung ang tiyak na mga parameter: ang bilang ng mga aktibong mga isotopes sa sample, ito ay mahirap na makahanap ng sapat.
Kahihinatnan ng batas
Record spp formula ay maaaring, gamit ang konsepto ng mass aktibidad at paghahanda atoms.
Aktibidad ay proporsyonal sa bilang ng mga radioactive atom: A = A 0 • 2 -t / T. Sa ganitong formula, A 0 - sample aktibidad sa zero oras, A - aktibidad pagkatapos t segundo, T - half-buhay.
Timbang ng mga sangkap ay maaaring gamitin sa pattern: m = m 0 • 2 -t / T
Para sa anumang mga regular na pagitan Pinaghihiwa ganap na ang parehong proporsyon ng radioactive atom magagamit sa paghahanda na ito.
Ang mga limitasyon ng applicability ng batas
Ang batas sa lahat ng respeto ay isang statistical, pagtukoy sa mga proseso sa isang maliit na daigdig. Ito ay nauunawaan na ang half-life ng radioactive elemento - istatistika. Ang probabilistic kalikasan ng mga kaganapan sa atomic nuclei ay nagmumungkahi na ang di-makatwirang core ay maaaring tiklupin sa anumang oras. Hulaan ang isang kaganapan ay imposible, maaari lamang naming matukoy ang kredibilidad sa isang pagkakataon. Bilang isang resulta, ang half-life ay hindi magkaroon ng kahulugan:
- para sa isang partikular atom;
- minimum sample masa.
Ang buhay ng atom
Ang pagkakaroon ng atom sa kanyang orihinal na kondisyon ay maaaring huling para sa isang segundo, at marahil milyon-milyong mga taon. Makipag-usap tungkol sa mga oras ng mga particle ng buhay ay hindi rin kinakailangan. Sa pamamagitan ng pagpasok ng isang halaga na katumbas ng ang average na halaga ng buhay ng mga atom, maaari kang makipag-usap tungkol sa pag-iral ng mga atom ng isang radioactive isotope, ang mga epekto ng radioactive pagkabulok. Ang half-buhay ng mga atomic nucleus ay depende sa mga katangian ng atom at hindi umaasa sa iba pang mga dami.
Posible upang malutas ang problema: kung paano mahahanap ang half-buhay, pag-alam ang average na buhay?
Upang matukoy ang half-life formula sa komunikasyon para sa mga ibig sabihin ng buhay ng atom at ang pagkabulok pare-pareho ng tulong, walang mas mababa.
τ = T 1/2 / LN2 = T 1/2 / 0693 = 1 / λ.
Sa record, τ - ang average na buhay, λ - ang pagkabulok pare-pareho.
Paggamit ng half-life
Application spp para sa pagtukoy ng edad ng mga indibidwal na mga halimbawa ay laganap sa pananaliksik ng late ikadalawampu siglo. Ang katumpakan ng pagtukoy ng edad ng fossil artifacts ay kaya nadagdagan na maaaring magbigay ng pananaw sa buhay ng panahon ng sanlibong taon BC.
Radiocarbon fossil organic samples batay sa pagbabago ng carbon-14 na gawain (radiocarbon) naroroon sa lahat ng mga organismo. Ito ay mapailalim sa isang buhay na katawan sa panahon ng metabolismo at ito ay nakapaloob sa ganyang bagay sa isang partikular na konsentrasyon. Matapos ang pagkamatay ng metabolismo sa kapaligiran ceases. Ang konsentrasyon ng radioactive carbon ay bumaba dahil sa natural na pagkabulok, ang aktibidad bumababa proportionally.
Na may tulad na mga halaga, ang half-life, ang formula ng batas ng radioactive pagkabulok ay nakakatulong upang matukoy ang oras ng pagwawakas ng buhay ng mga organismo.
Chain ng mga radioactive na transformations
radioactivity-aaral ay isinasagawa sa mga kondisyon laboratoryo. Kamangha-manghang kakayahan na radioactive elemento mananatiling aktibo para sa oras, araw o kahit taon ay hindi maaaring dumating bilang isang sorpresa sa simula ng ikadalawampu siglo physicists. Mga Pag-aaral, halimbawa, toriyum, na sinusundan ng isang hindi inaasahang resulta: sa isang closed ampoule ng kanyang aktibidad ay makabuluhan. Sa slightest simoy ng ito nahulog. Ang konklusyon ay simple: ang conversion ng thorium sinamahan ng ang release ng reydon (gas). Ang lahat ng mga elemento sa radyaktibidad transformed sa isang ganap na naiibang mga sangkap, at siyang kinatunawan ng pisikal at kemikal na mga katangian. Ang sangkap na ito, in turn, ay din hindi matatag. Ito ngayon ay kilala tatlong mga hilera ng mga katulad na transformations.
Ang kaalaman sa mga transformations ay lubos na mahalaga sa pagtukoy ng mga oras ng kahirapan sa pagkarating lugar na kontaminado sa proseso ng atomic at nuclear pananaliksik, o catastrophes. Ang half-life ng plutoniyum - depende sa kanyang mga isotopes - sa hanay mula sa 86 s (Pu 238) sa 80 Ma (Pu 244). Ang konsentrasyon ng bawat isotope ay nagbibigay ng ideya tungkol sa mga panahon ng paglilinis sa gas lugar.
Ang pinakamahal na metal
Ito ay kilala na sa modernong panahon doon ay isang magkano ang mas mahal na metal sa ginto, pilak at platinum. Kabilang dito ang plutoniyum. Nang kawili-wili, sa likas na katangian na nilikha sa ebolusyon ng plutoniyum ay hindi nahanap. Karamihan sa mga elemento ay nakuha sa ilalim ng mga kondisyon laboratoryo. Operasyon ng plutoniyum-239 sa nuclear reactors ay naka-enable sa kanya upang maging lubhang popular na mga araw na ito. Pagkuha ng sapat na para sa paggamit sa reactors ng halaga ng isotope ginagawang halos napakahalaga.
Plutoniyum-239 ay nakuha sa Vivo bilang isang resulta ng mga reaksyon ng chain sa uranium-239 neptuniyum-239 (half-life - 56 oras). Katulad kadena ay nagbibigay-daan upang makaipon ng plutoniyum sa nuclear reactors. Ang rate ng paglitaw ng mga kinakailangang bilang ay lumampas sa likas na bilyun-bilyong beses.
Application sa Enerhiya
May ay marami makipag-usap tungkol sa mga pagkukulang ng nuclear power at ang "kakatwaan" ng sangkatauhan na ang halos anumang pagbubukas ay ginagamit upang patayin ang kanilang sariling uri. Pagbubukas ng plutoniyum-239, na kung saan ay magagawang upang lumahok sa mga nuclear chain reaction ang pinapayagang gamitin ito bilang isang tahimik na enerhiya source. Uranium-235 ay isang analogue ng plutonium na natagpuan sa mundo ay lubhang bihirang, piliin ito mula sa yureyniyum mineral ay mas mahirap kaysa sa upang makakuha ng plutoniyum.
Edad ng Earth
Radioisotope pagtatasa ng isotopes ng radioactive elemento ay nagbibigay ng isang mas tumpak na ideya ng buhay ng isang partikular na sample.
Gamit ang pagbabago chain "ng uranium - thorium", na nakapaloob sa crust ng earth, ginagawang posible na matukoy ang edad ng ating planeta. Ang porsyento ng mga elementong ito sa average sa buong crust underlies ang pamamaraang ito. Ayon sa pinakabagong data, ang edad ng Earth ay 4.6 bilyong taon.
Similar articles
Trending Now