نیمه عمر عناصر رادیواکتیو - آنچه در آن است و چگونه آن را تعریف می کنند؟ فرمول نیمه عمر

تاریخ مطالعه رادیواکتیویته شروع 1896 مارس 1، هنگامی که دانشمند معروف فرانسوی از Anri Bekkerel به طور تصادفی یک چیز عجیب و غریب در تابش نمک اورانیوم کشف کردند. معلوم شد که صفحه عکاسی، در یک جعبه با یک نمونه خدشه دار قرار داده است. این نتیجه کشورهای دارنده تابش بالا نفوذ، که اورانیوم غنی شده بود. این ویژگی در سنگین ترین عناصر در بر داشت، تکمیل جدول تناوبی. او نام "رادیو اکتیویته" داده شد.

معرفی ما ویژگی های رادیواکتیویته

این فرایند - خود به خود ایزوتوپ اتم عضو تبدیل در یک ایزوتوپ های مختلف با تکامل به طور همزمان از ذرات بنیادی (الکترون، هسته اتم هلیوم). اتم تبدیل خود به خود و بدون نیاز به جذب انرژی خارجی ظاهر شد. مقدار اصلی توصیف انتشار انرژی در طول فرآیند تجزیه رادیواکتیو، به نام فعالیت.

فعالیت نمونه رادیواکتیو به نام تعداد احتمالی فروپاشی نمونه در واحد زمان. در سی (سیستم واحد بین المللی) اندازه گیری آن است که بکرل (BQ) نامیده می شود. در یک بکرل چنین فعالیت نمونه که به طور متوسط 1 فروپاشی در ثانیه رخ می دهد به تصویب رسید.

A = λN، در جایی که λ- ثابت واپاشی، N - تعداد اتم های فعال در نمونه است.

α جدا شده، β، γ-تبدیل می شود. معادلات مربوطه قوانین جبران به نام:

نام	چه اتفاقی می افتد	معادله واکنش
پوسیدگی α	تبدیل هسته اتمی در X Y هسته هسته آزاد از یک اتم هلیوم	X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 او
β - فروپاشی	تبدیل هسته اتمی در هسته X Y با انتشار الکترون	Z A → Z + X 1 Y A + -1 E یک
γ - پوسیدگی	با تغییرات در هسته همراه نیست، انرژی به شکل یک موج الکترومغناطیسی منتشر	X Z A → Z X A + γ

فاصله زمانی در رادیواکتیویته

لحظه ای از فروپاشی ذرات می توانند برای اتم خاص تنظیم شود. برای او، آن است و نه یک "تصادف" به جای یک الگو است. جداسازی از انرژی که مشخصه این روند، تعریف شده به عنوان فعالیت از نمونه است.

این است که متوجه است که آن را در طول زمان تغییر می کند. در حالی که عناصر منحصر به فرد نشان درجه شگفت آور از ثبات تابش، هستند مواد که فعالیت را کاهش می دهد چندین بار در یک دوره کوتاه از زمان وجود دارد. انواع شگفت انگیز! آیا ممکن است برای پیدا کردن یک الگوی در این پروسه؟

این ایجاد شده است که در طی آن زمان دقیقا نیمی از اتم نمونه تحت پوسیدگی وجود دارد. این فاصله زمانی به نام "نیمه عمر". به معنی از معرفی این مفهوم چیست؟

نیمه عمر چیست؟

به نظر می رسد که برای یک مدت به دوره، دقیقا نیمی از اتم های فعال معافیت نمونه حاضر برابر است. اما آیا این معنی است که در طول تمام اتم های فعال متلاشی طور کامل در دو نیمه جان؟ نه در همه. پس از یک نقطه خاص در نمونه نیمی از عناصر رادیواکتیو توسط همان مقدار از زمان اتم های باقی مانده است تجزیه و حتی نیمی، و غیره. تابش همچنان ادامه دارد برای یک مدت طولانی، بسیار بالاتر از نیمه عمر. از این رو، اتم های فعال در نمونه به طور مستقل از تابش های ذخیره شده

نیمه عمر - یک مقدار که تنها بر روی خواص این ماده بستگی دارد. این مقدار برای بسیاری از ایزوتوپ شناخته شده است رادیواکتیو تعریف شده است.

جدول: "زوال نیمه عمر ایزوتوپ خاص"

نام	تعیین	نوع پوسیدگی	نیمه عمر
رادیوم	88 رادیوم 219	آلفا	0.001 ثانیه
منیزیم	12 میلی گرم 27	بتا	10 دقیقه
رادون	86 رادون 222	آلفا	3.8 روز
کبالت	27 شرکت 60	بتا، گاما	5.3 سال
رادیوم	88 رادیوم 226	آلفا، گاما	1620 سال
اورانوس	92 238 U	آلفا، گاما	4.5 میلیارد سال

تعیین نیمه عمر تجربی انجام شده است. در مطالعات آزمایشگاهی انجام بارها و بارها اندازه گیری فعالیت. از آنجا که نمونه های آزمایشگاهی از حداقل اندازه (محقق امنیتی است بالاتر از همه)، این آزمایش است که با فواصل زمانی مختلف انجام شده است، چند بار تکرار می شود. این است که در نظم فعالیت عوامل تغییر است.

به منظور تعیین نیمه عمر فعالیت اندازه گیری شده از نمونه در فواصل زمانی خاص است. با توجه به اینکه پارامتر مربوط به مقدار اتم از هم پاشیده از قانون تجزیه رادیواکتیو، تعیین نیمه عمر.

تعاریف مثال برای ایزوتوپ

تی ₁ که در آن آغاز و پایان می مشاهدات به اندازه کافی نزدیک - اجازه دهید تعدادی از عناصر فعال از ایزوتوپ در یک زمان معین به N است، فاصله زمانی که در طی آن مشاهده تی ₂ است. فرض کنید که N - تعداد اتم ها در فاصله زمانی معین از هم پاشیده، و سپس N = KN (T ₂ - T _1).

در این عبارت، K = 0693 / T½ - عامل تناسب، ثابت واپاشی نامیده می شود. T½ - نیمه عمر ایزوتوپ.

فرض کنید برای واحد بازه زمانی است. بنابراین K = N / N نشان می دهد بخشی از هسته ایزوتوپ از هم پاشیده حاضر در واحد زمان.

دانستن مقدار ثابت واپاشی می تواند تعیین شود و نیمه عمر واپاشی: T½ = 0693 / K.

این شرح است که در واحد زمانی هیچ یک تعداد معینی از اتم های فعال، و نسبت معینی را می شکند.

قانون تجزیه رادیواکتیو (SPP)

نیمه عمر گونه پایه و اساس است. الگوی به دست آمده فردریک سودی و ارنست رادرفورد بر اساس نتایج تجربی در سال 1903. جای تعجب است که چند اندازه گیری ساخته شده با ابزار که به دور از کامل از نظر در اوایل قرن بیستم، منجر به نتایج دقیق و معتبر است. او اساس نظریه رادیواکتیویته شد. ما استخراج یک ورودی ریاضی قانون فروپاشی رادیو اکتیو.

- اجازه دهید N ₀ - تعداد اتم های فعال در زمان فعال است. پس از فاصله زمانی تی عناصر N nondecomposed.

- در یک زمان به نیمه عمر مساوی باقی دقیقا نیمی از عناصر فعال: N = N _0/2.

- پس از یک دوره بیشتر از نیمی از نمونه ها عبارتند از: N = N _0/4 = N _0/2 ² اتم های فعال.

- پس از یک زمان به نیمه عمر بیشتر برابر، نمونه تنها به حفظ خواهد کرد: N = N _0/8 = N ^_0/2 ماه مارس است.

- در زمانی که میزبان N نیمه دوره در نمونه باقی خواهد ماند ₀ N = N / 2 ^نفر از ذرات فعال است. در این عبارت N = T / T½: نسبت کاوشگر به نیمه عمر.

- دارای گونه عبارت ریاضی تا حدودی متفاوت است که راحت تر در وظایف: N = N ₀ 2 ^{- T / _T½.}

الگوی اجازه می دهد تا برای تعیین، در علاوه بر این به نیمه عمر، تعداد اتم ایزوتوپ فعال در یک زمان معین nondecomposed. دانستن تعداد اتم از نمونه در آغاز از مشاهدات، بعد از مدتی، شما می توانید طول عمر از دارو تعیین می کند.

تعیین نیمه عمر فرمول قانون تجزیه رادیواکتیو آن کمک می کند تنها اگر پارامترهای خاص: تعداد ایزوتوپ فعال در نمونه، آن را دشوار است برای پیدا کافی است.

عواقب ناشی از قانون

فرمول گونه ضبط می توانید، با استفاده از مفهوم فعالیت و آماده سازی اتم جرم است.

فعالیت متناسب با تعداد اتم های رادیواکتیو است: A = A ₀ • 2 ^{-t / T.} در این فرمول، A ₀ - فعالیت نمونه در زمان صفر، A - فعالیت پس از t ثانیه، T - نیمه عمر.

وزن این ماده می تواند در الگوی استفاده می شود: متر = متر ₀ • 2 ^{-t / T}

برای هر گونه فواصل منظم می شکند کاملا یکسان نسبت اتم های رادیواکتیو موجود در این آماده سازی.

محدودیت های کاربرد قانون

این قانون را در تمام جهات آماری است، تعریف فرآیندها در عالم صغیر. این قابل درک است که نیمه عمر عناصر رادیواکتیو - آمار. ماهیت احتمالاتی از حوادث در هسته های اتمی نشان می دهد که هسته دلخواه می توانید در هر زمان سقوط. پیش بینی یک رویداد غیر ممکن است، ما فقط می تواند اعتبار خود را در یک زمان تعیین می کند. در نتیجه، نیمه عمر را حس نمی کند:

• برای یک اتم خاص؛
• حداقل جرم نمونه.

طول عمر از اتم

وجود اتم را در حالت اصلی خود ممکن است برای یک ثانیه به طول انجامد، و شاید میلیون ها سال. بحث در مورد زمان از ذرات زندگی را نیز ضروری نیست. با وارد کردن یک مقدار به مقدار متوسط طول عمر اتم برابر، شما می توانید در مورد وجود اتم یک ایزوتوپ رادیواکتیو، اثر تجزیه رادیواکتیو صحبت کنید. نیمه عمر هسته اتم بستگی به خواص اتم می کند و در دیگر مقادیر بستگی ندارد.

آیا ممکن است برای حل این مشکل: چگونه برای پیدا کردن نیمه عمر، دانستن طول عمر به طور متوسط؟

برای تعیین فرمول ارتباطات نیمه عمر متوسط طول عمر اتم و پوسیدگی کمک ثابت، کمتر نیست.

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

این سابقه، τ - طول عمر متوسط، λ - ثابت واپاشی است.

با استفاده از نیمه عمر

گونه نرم افزار برای تعیین سن از نمونه های فردی در این پژوهش از اواخر قرن بیستم گسترده است. دقت تعیین سن مصنوعات فسیلی است به طوری که ممکن است افزایش بینش به زمان زندگی از هزاره فراهم می کند.

رادیوکربن فسیلی نمونه های آلی بر اساس تغییر فعالیت کربن 14 (رادیوکربن) در تمام موجودات زنده. آن را به یک بدن زنده افتد که در طول متابولیسم و در آن در غلظت خاص موجود است. پس از مرگ سوخت و ساز بدن با محیط زیست متوقف می شود. غلظت کربن رادیواکتیو می افتد به دلیل فروپاشی طبیعی، فعالیت متناسب کاهش می یابد.

با چنین ارزش ها، نیمه عمر، فرمول قانون تجزیه رادیواکتیو برای تعیین زمان فسخ زندگی از ارگانیسم کمک می کند.

زنجیره ای از تحولات رادیواکتیو

مطالعات رادیواکتیویته در شرایط آزمایشگاهی انجام شد. توانایی شگفت انگیز برای عناصر رادیواکتیو فعال باقی می ماند برای ساعت، روز یا حتی سال ها نمی تواند به عنوان یک شگفتی در آغاز از فیزیکدانان قرن بیستم آمده است. مطالعات، برای مثال، توریم، و به دنبال یک نتیجه غیر منتظره: در یک آمپول بسته از فعالیت خود را معنی دار بود. در کوچکترین بوی آن سقوط کرد. نتیجه گیری ساده بود: تبدیل توریم همراه با انتشار رادون (گاز). همه عناصر در رادیواکتیویته به یک ماده کاملا متفاوت تبدیل شده است، و در آن خواص فیزیکی و شیمیایی. این ماده، به نوبه خود، نیز ناپایدار است. در حال حاضر سه ردیف از تحولات مشابه شناخته شده است.

دانش از این تحولات در تعیین زمان از مناطق در دسترس نبودن آلوده در روند پژوهش اتمی و هسته ای، و یا فجایع بسیار مهم است. نیمه عمر پلوتونیوم - بسته به ایزوتوپ های آن - در محدوده از 86 ثانیه (پلوتونیم 238) به 80 کارشناسی ارشد (پلوتونیم 244). غلظت هر ایزوتوپ یک ایده در مورد دوره از منطقه ضد عفونی می دهد.

این فلز گران ترین

مشخص شده است که در دوران مدرن یک فلز بسیار گران تر از طلا، نقره و پلاتین وجود دارد. این خدمات عبارتند از پلوتونیوم. جالب توجه است، در طبیعت در تکامل پلوتونیوم تولید شده است یافت نشد. ترین عناصر در شرایط آزمایشگاهی به دست آمده. بهره برداری از پلوتونیوم 239 در راکتورهای هسته ای او را قادر ساخته به بسیار محبوب این روزها. اخذ کافی برای استفاده در راکتور از مقدار ایزوتوپ باعث می شود آن عملا بسیار ارزشمند است.

(- 56 ساعت نیمه عمر) پلوتونیم 239 است در داخل بدن به عنوان یک نتیجه از واکنش های زنجیره ای در اورانیوم 239 نپتون-239 بدست آمده است. زنجیره ای مشابه اجازه می دهد تا به جمع آوری پلوتونیوم در راکتورهای هسته ای. نرخ وقوع تعداد مورد نیاز بیش از میلیاردها طبیعی بار.

کاربرد در انرژی

است بحث های زیادی در مورد کاستی از انرژی هسته ای و "غرابت" انسانیت است که تقریبا هر باز استفاده می شود برای کشتن نوع خود وجود ندارد. افتتاح پلوتونیم 239 است، که قادر به شرکت در واکنش زنجیره ای هسته ای مجاز به استفاده از آن را به عنوان یک منبع انرژی صلح آمیز است. اورانیوم 235 است آنالوگ از پلوتونیوم موجود در جهان بسیار نادر است، آن را از انتخاب سنگ معدن اورانیوم است بسیار مشکل تر از به دست آوردن پلوتونیوم.

سن زمین

تجزیه و تحلیل رادیوایزوتوپ از ایزوتوپ های عناصر رادیواکتیو می دهد یک ایده دقیق تر از طول عمر یک نمونه خاص است.

با استفاده از زنجیره ای تحول "اورانیوم - توریم"، موجود در پوسته زمین است، این امکان را برای تعیین سن از سیاره ما. درصد این عناصر در به طور متوسط در سراسر پوسته زمینه این روش. با توجه به آخرین داده ها، سن زمین 4.6 میلیارد ساله است.