Formació, Ciència
La vida mitjana dels elements radioactius - què és i com definir-? Fórmula vida mitjana
La història de l'estudi de la radioactivitat es va iniciar l'1 de març de 1896, quan el famós científic francès Anri Bekkerel descobert accidentalment una cosa estranya en la radiació de les sals d'urani. Va resultar que una placa fotogràfica, col·locat en una caixa amb una mostra entelat. És el resultat dels països que posseeixen alta radiació penetrant, que s'havia enriquit urani. Aquesta propietat es troba en els elements més pesats, completant la taula periòdica. Se li va donar el nom de "radioactivitat".
Introduïm les característiques de la radioactivitat
Aquest procés - espontània membre de conversió d'àtom d'isòtop en un isòtop diferent amb evolució simultània de les partícules elementals (electrons, nuclis atòmics d'heli). àtoms de conversió aparèixer espontàniament, sense necessitat d'absorció d'energia externa. La quantitat principal que caracteritza l'alliberament d'energia durant el procés de la desintegració radioactiva, anomenada activitat.
A = λN, en què λ- constant de desintegració, N - nombre d'àtoms actius en la mostra.
Aïllat α, β, gamma desintegracions. Les equacions corresponents s'anomenen regles de desviació:
nom | El que està passant | equació de reacció |
decaïment α | conversió de nucli atòmic en el nucli X I l'alliberament de nucli d'un àtom d'heli | X Z A → Z-i 2 A-4 + 4 2 Ell |
β - desintegració | conversió de nucli atòmic en el nucli X I amb l'alliberament d'electrons | Z A → Z + X 1 i A + -1 i A |
γ - decaïment | no va acompanyada de canvis en el nucli, l'energia alliberada en la forma d'una ona electromagnètica | X Z A → Z X A + γ |
L'interval de temps de la radioactivitat
En el moment del col·lapse de les partícules no es pot ajustar per a l'àtom particular. Per a ell, és més aviat un "accident" en lloc d'un patró. Aïllament d'energia que caracteritza el procés, definida com l'activitat de la mostra.
S'estableix que hi ha un temps durant el qual exactament la meitat dels àtoms de la mostra de decaure. Aquest interval de temps es diu "vida mitjana". Quin és el significat de la introducció d'aquest concepte?
Quina és la vida mitjana?
Sembla que per un temps igual al període, exactament la meitat dels àtoms actius presents mostra es trenca. Però això vol dir que durant tots els àtoms actius es desintegren per complet en dues vides mitjanes? No, en absolut. Després d'un cert punt en la mostra és mitjà dels elements radioactius per la mateixa quantitat d'àtoms restants de temps es descompon fins i tot mig, i així successivament. La radiació persisteix durant molt de temps, molt més alt que la vida mitjana. Per tant, els àtoms actius en la mostra s'emmagatzemen de forma independent de la radiació
La vida mitjana - una quantitat que depèn només de les propietats de la substància. El valor es defineix per a molts isòtops radioactius coneguts.
Taula: "La decadència vida mitjana de certs isòtops"
| nom | designació | tipus de desintegració | vida mitjana |
ràdio | 88 Ra 219 | alfa | 0.001 segons |
magnesi | 12 Mg 27 | beta | 10 minuts |
radó | 86 Rn 222 | alfa | 3,8 dies |
cobalt | 27 Co 60 | beta, gamma | 5,3 anys |
ràdio | 88 Ra 226 | alfa, gamma | 1620 anys |
Urà | 92.238 U | alfa, gamma | 4,5 mil milions d'ans |
Determinació de la vida mitjana a terme de forma experimental. En estudis de laboratori realitzat en repetides ocasions el mesurament de l'activitat. Atès que les mostres de laboratori de grandària mínima (investigador de seguretat està per sobre de tots), l'experiment es duu a terme amb diferents intervals, que es repeteix moltes vegades. Es basa en la regularitat de l'activitat dels agents de canvi.
Per tal de determinar la vida mitjana és d'activitat mida de la mostra a intervals de temps específics. Atès que el paràmetre relacionat amb la quantitat d'àtoms de desintegrades de la llei de desintegració radioactiva, la determinació de la vida mitjana.
Definicions exemple per l'isòtop
Deixeu que el nombre d'elements actius de l'isòtop en un moment donat és igual a N, l'interval de temps durant el qual observació és t 2 - t 1, on el principi i el final són l'observació prou a prop. Suposem que n - nombre d'àtoms es va desintegrar en un interval de temps donat, llavors n = KN (t 2 - t 1).
En aquesta expressió, K = 0.693 / T ½ - factor de proporcionalitat, anomenada constant de desintegració. T ½ - la vida mitjana de l'isòtop.
Suposem per la unitat de ranura de temps. Per tant K = n / N indica la fracció de nuclis d'isòtops present desintegració per unitat de temps.
Conèixer el valor de la constant de desintegració pot ser determinat i la vida mitjana de descomposició: T ½ = 0693 / K.
D'això resulta que per unitat de temps no trenca un cert nombre d'àtoms actius, i una certa proporció.
La llei de desintegració radioactiva (spp)
La vida mitjana és la base spp. Patró deriva Frederick Soddy i Ernest Rutherford sobre la base dels resultats experimentals en 1903. És sorprenent que múltiples mesuraments realitzats amb instruments que estan lluny de ser perfecte en termes de principis del segle XX, va conduir a un resultat vàlides i precises. Es va convertir en la base de la teoria de la radioactivitat. Derivem una entrada matemàtica de la llei de desintegració radioactiva.
- Sigui N 0 - nombre d'àtoms actius en el temps actiu. Després que l'interval de temps t es nondecomposed N elements.
- En un temps igual a la vida mitjana sent exactament la meitat dels elements actius: N = N 0/2.
- Després d'un període addicional d'un mitjà de la mostra són: N = N = N 0/4 0/2 2 àtoms actius.
- Després d'un temps igual a una vida mitjana més, la mostra es conservarà únicament: N = N = N 0/8 0/2 de març.
- En un moment quan l'amfitrió n semi-períodes en l'espècimen romandrà 0 N = N / 2 n de les partícules actives. En aquesta expressió n = t / T ½: la relació de la sonda a la vida mitjana.
- té spp alguna cosa diferent expressió matemàtica que és més convenient en les tasques: N = N 0 2 - t / T ½.
El patró permet determinar, a més de la vida mitjana, el nombre d'àtoms d'isòtops actius nondecomposed en un moment donat. Conèixer el nombre d'àtoms de la mostra en l'inici de l'observació, després d'algun temps, es pot determinar el temps de vida de la droga.
Determinar la vida mitjana de desintegració radioactiva fórmula llei que ajuda només si certs paràmetres: el nombre d'isòtops actius en la mostra, és difícil trobar suficient.
Conseqüències de la llei
Record fórmula spp pot, usant el concepte d'àtoms d'activitat i de preparació de masses.
L'activitat és proporcional al nombre d'àtoms radioactius: A = A 0 • 2 -t / T. En aquesta fórmula, A 0 - activitat de la mostra en el temps zero, A - activitat després de t segons, T - vida mitjana.
Pes de la substància es pot utilitzar en el patró: m = m 0 • 2 -t / T
Per a qualsevol intervals regulars trenca absolutament la mateixa proporció dels àtoms radioactius disponibles en aquesta preparació.
Els límits d'aplicabilitat de la llei
La llei en tots els aspectes és una estadística, la definició dels processos en un microcosmos. S'entén que la vida mitjana dels elements radioactius - estadística. La naturalesa probabilística dels esdeveniments en els nuclis atòmics suggereix que el nucli arbitrària pot col·lapsar en qualsevol moment. Predir un esdeveniment és impossible, només podem determinar la seva credibilitat alhora. Com a resultat, la vida mitjana no té sentit:
- per a un àtom particular;
- masses de mostra mínims.
El temps de vida de l'àtom
L'existència de l'àtom en el seu estat original pot durar un segon, i potser milions d'anys. Parlar sobre el temps de les partícules de la vida tampoc és necessari. A l'entrar en una quantitat igual al valor mitjà de la vida útil dels àtoms, es pot parlar de l'existència d'àtoms d'un isòtop radioactiu, els efectes de la desintegració radioactiva. La vida mitjana del nucli atòmic depèn de les propietats de l'àtom i no depèn d'altres quantitats.
És possible resoldre el problema: com trobar la vida mitjana, coneixent la vida mitjana?
Per determinar la fórmula de la comunicació de vida mitjana per al temps de vida mitjà de l'àtom i l'ajuda constant de desintegració, no menys.
τ = T mig / LN2 = T mig / 0693 = 1 / λ.
En aquest registre, τ - el temps de vida mitjana, λ - la constant de desintegració.
Utilitzant la vida mitjana
Aplicació spp per determinar l'edat de les mostres individuals s'ha generalitzat en la investigació de finals del segle XX. La precisió de la determinació de l'edat de artefactes fòssils pel que es va incrementar que poden proporcionar informació sobre el temps de vida del mil·lenni abans de Crist.
El radiocarboni mostres orgàniques fòssils basats en el canvi d'activitat del carboni-14 (radiocarboni) present en tots els organismes. Es cau en un cos viu durant el metabolisme i està contingut en el mateix a una concentració particular. Després de la mort del metabolisme amb el medi ambient cessa. La concentració de carboni radioactiu cau a causa de la desintegració natural, l'activitat disminueix proporcionalment.
Amb aquests valors, la vida mitjana, la fórmula de la llei de desintegració radioactiva ajuda a determinar el moment de l'acabament de la vida de l'organisme.
Cadena de transformacions radioactives
Es van realitzar estudis de radioactivitat en condicions de laboratori. Increïble capacitat d'elements radioactius es mantenen actius durant hores, dies o fins i tot anys no podia ser una sorpresa a principis dels físics del segle XX. Els estudis, per exemple, tori, seguit d'un resultat inesperat: en una ampolla tancada de la seva activitat va ser significativa. A la menor buf que va caure. La conclusió va ser simple: la conversió de tori acompanyat per l'alliberament de radó (gas). Tots els elements de la radioactivitat transformen en una substància completament diferent, i en el qual les propietats físiques i químiques. Aquesta substància, al seu torn, també és inestable. Ara se sap tres files de transformacions similars.
El coneixement d'aquestes transformacions són extremadament importants per a determinar el moment de la inaccessibilitat àrees contaminades en el procés d'investigació atòmica i nuclear, o catàstrofes. La vida mitjana del plutoni - en funció dels seus isòtops - en l'interval de 86 s (Pu 238) a 80 Ma (Pu 244). La concentració de cada isòtop dóna una idea sobre el període de la zona de descontaminació.
El metall més car
Se sap que en els temps moderns hi ha un metall molt més car que l'or, la plata i el platí. Aquests inclouen el plutoni. Curiosament, en la naturalesa creada en l'evolució del plutoni no es troba. La majoria dels elements s'obtenen en condicions de laboratori. El funcionament de plutoni-239 en els reactors nuclears li ha permès arribar a ser molt popular en aquests dies. L'obtenció de suficient per al seu ús en els reactors de la quantitat de l'isòtop fa que sigui pràcticament inapreciable.
El plutoni-239 s'obté in vivo com a resultat de reaccions en cadena en l'urani-239 neptuni-239 (vida mitjana - 56 hores). cadena similars permet acumular plutoni en els reactors nuclears. La taxa d'ocurrència del nombre requerit supera als mil milions naturals dels temps.
Aplicació de l'Energia
Es parla molt sobre les deficiències de l'energia nuclear i la "estranyesa" de la humanitat que gairebé cap de les obertures s'utilitza per matar la seva pròpia espècie. es permet Obertura de plutoni-239, que és capaç de participar en la reacció en cadena nuclear per usar-lo com a font d'energia pacífica. L'urani-235 és un anàleg del plutoni trobat al món és extremadament rar, seleccionar-des del mineral d'urani és molt més difícil que per obtenir plutoni.
Edat de la Terra
anàlisi de radioisòtops dels isòtops dels elements radioactius dóna una idea més precisa de la vida útil d'una mostra particular.
L'ús de la cadena de transformació "de l'urani - tori", continguda en l'escorça terrestre, fa que sigui possible determinar l'edat del nostre planeta. El percentatge d'aquests elements de mitjana al llarg de l'escorça subjau en aquest mètode. Segons les últimes dades, l'edat de la Terra és de 4,6 mil milions d'ans.
Similar articles
Trending Now