Formatie, Wetenschap
De halfwaardetijd van radioactieve elementen - wat is het en hoe het te definiëren? Formule halfwaardetijd
De geschiedenis van de studie van radioactiviteit begon 1 maart 1896, toen de beroemde Franse wetenschapper Anri Bekkerel per ongeluk iets vreemds ontdekt in de straling van uranium zouten. Het bleek dat een fotografische plaat, geplaatst in een doos met een monster ontsierd. Het is het resultaat van landen bezitten hoge doordringende straling, die uranium had verrijkt. Deze eigenschap wordt in de zwaarste elementen voltooien het periodiek systeem. Hij kreeg de naam "radioactiviteit".
We introduceren de kenmerken van radioactiviteit
Deze werkwijze - spontane omzetorgaan atoom isotoop in een andere isotoop onder gelijktijdige ontwikkeling van elementaire deeltjes (elektronen atoomkernen helium). Omzetting atomen verschenen spontaan, zonder externe energieabsorptie. De hoofdhoeveelheid karakteriseren van de energieafgifte tijdens het proces van radioactief verval, genaamd activiteit.
A = AN, waarbij λ- vervalconstante, N - aantal actieve atomen in het monster.
Geïsoleerde α, β, γ-verval. De overeenkomstige vergelijkingen heten offset regels:
naam | Wat gebeurt er | reactievergelijking |
α verval | omzetting van atoomkernen in het X-Y kern afgevende kern van een heliumatoom | X Z A → Z-Y2 A-4 + 4 2 Hij |
β - desintegratie | omzetting van atoomkernen in het X-Y kern de afgifte van elektronen | Z A → Z + X1 Y A + -1 eA |
γ - verval | niet gepaard met veranderingen in de kern, de energie die vrijkomt in de vorm van een elektromagnetische golf | X Z Z → A X A + γ |
Het tijdsbestek radioactiviteit
Het moment van de ineenstorting van de deeltjes kan worden ingesteld voor de specifieke voorstelt. Voor hem, het is eerder een "ongeluk" in plaats van een patroon. Isolatie van energie die de werkwijze, gedefinieerd als de activiteit van het monster karakteriseert.
Er is vastgesteld dat er een periode waarin precies de helft van de atomen van het monster verval ondergaan. Dit tijdsinterval wordt genoemd "half-life". Wat is de betekenis van de invoering van dit concept?
Wat is de half-life?
Het blijkt dat gedurende een tijd gelijk aan de periode precies de helft van de actieve atomen onderhavige monster breekt. Maar betekent dit dat tijdens alle actieve atomen desintegreren volledig in twee half-levens? Helemaal niet. Na een bepaald punt in het monster is de helft van de radioactieve elementen met dezelfde hoeveelheid resterende atomen ontleedt zelfs de helft, enzovoort. De straling blijft bestaan voor een lange tijd, veel hoger dan de halfwaardetijd. Derhalve worden de actieve atomen in het monster apart opgeslagen van de straling
De half-leven - een hoeveelheid die alleen afhankelijk van de eigenschappen van de stof. De waarde wordt gedefinieerd voor veel bekende radioactieve isotopen.
Tabel: "De halfwaardetijd verval van bepaalde isotopen"
| naam | aanwijzing | type verval | halfwaardetijd |
radium | 88 Ra 219 | alpha | 0.001 seconds |
magnesium | 12 27 Mg | beta | 10 minuten |
radon | 86 Rn 222 | alpha | 3,8 dagen |
kobalt | 27 Co 60 | beta, gamma | 5,3 jaar |
radium | 88 Ra 226 | alfa, gamma | 1620 jaar |
Uranus | 92 238U | alfa, gamma | 4,5 miljard jaar |
Bepaling van de halfwaardetijd uitgevoerd experimenteel. In het laboratorium studies herhaaldelijk uitgevoerd meten van de activiteit. Aangezien laboratoriummonsters van minimum (securityonderzoeker vooral), wordt het experiment uitgevoerd met verschillende intervallen, vele malen herhaald. Het is gebaseerd op de regelmatigheid van change agents activiteit.
Om de halfwaardetijd te bepalen is gemeten activiteit van het monster bij specifieke tijdsintervallen. Gezien het feit dat de parameter die verband houden met de hoeveelheid uiteengevallen atomen uit het radioactieve verval wet, het bepalen van de halfwaardetijd.
Voorbeeld definities voor de isotoop
Laat het aantal actieve elementen van de isotoop op een gegeven tijdstip gelijk is aan N, het tijdsinterval gedurende welke waarneming t2 - t1 waarbij het begin en het einde voldoende nauwkeurige observatie. Neem aan dat n - aantal atomen gedesintegreerd in een bepaald tijdsinterval, dan n = KN (t2 - t1).
In deze uitdrukking, K = 0693 / T½ - evenredigheidsfactor, genaamd vervalconstante. T½ - de halfwaardetijd van de isotoop.
Aannemen de tijdsleuf apparaat. Derhalve K = n / N geeft de fractie van isotoop aanwezige kernen desintegratie per tijdseenheid.
Het kennen van de waarde van de vervalconstante kan worden bepaald en de halveringstijd van het verval: halfwaardetijd = 0693 / K.
Hieruit volgt dat per tijdseenheid niet breekt een aantal actieve atomen en een bepaald percentage.
De wet van radioactief verval (spp)
Half-life is de basis spp. Patroon afgeleide Frederick Soddy en Ernest Rutherford op basis van experimentele resultaten in 1903. Het is verrassend dat meerdere metingen gedaan door instrumenten die verre van perfect zijn in termen van het begin van de twintigste eeuw, heeft geleid tot een nauwkeurige en geldige resultaten. Hij werd de basis van de theorie van de radioactiviteit. We leiden een wiskundige binnenkomst van radioactief verval wet.
- Laat N 0 - aantal actieve atomen in de actieve tijd. Na het tijdsinterval zal tN elementen nondecomposed.
- In een tijd gelijk aan de halfwaardetijd blijven precies de helft van de actieve elementen: N = N 0/2.
- Na een periode van één helft van het monster: N = N = N 0/4 0/2 2 actieve atomen.
- na een tijd gelijk aan een verdere halfwaardetijd, zal het monster enige behouden: N = N = N 0/8 0/2 maart.
- In een tijd waarin de gastheer n halve perioden in het monster blijft 0 N = N / 2n van de actieve deeltjes. In deze uitdrukking n = t / T ½: de verhouding tussen de probe met de halfwaardetijd.
- heeft spp enigszins andere wiskundige uitdrukking die geschikter is bij de taken: N = N 0 2 - t / T½.
De structuur kunnen bepalen, naast de halfwaardetijd, het aantal actieve isotoop atomen nondecomposed op een bepaald tijdstip. Het kennen van het aantal atomen van het monster aan het begin van de waarneming, na verloop van tijd, kunt u de levensduur van het geneesmiddel te bepalen.
Bepaal de halveringstijd van radioactief verval wet formule het helpt alleen als bepaalde parameters: het aantal actieve isotopen in de steekproef, is het moeilijk genoeg te vinden.
Gevolgen van de wet
Neem spp formule, gebruikmakend van het begrip massawerkzaamheid en voorbereiding atomen.
Activiteit evenredig met het aantal radioactieve atomen: A = A 0 • 2 -t / T. In deze formule is A 0 - monster activiteit op tijdstip nul, A - activiteit na t seconden, T - halfwaardetijd.
Het gewicht van de stof kan worden gebruikt in het patroon: m = m 0 • 2-t / T
Voor elke regelmatige intervallen breekt absoluut hetzelfde aandeel van de radioactieve atomen beschikbaar in deze voorbereiding.
De grenzen van de toepasbaarheid van de wet
De wet in alle opzichten is een statistische, het definiëren van de processen in een microkosmos. Het is duidelijk dat de halfwaardetijd van radioactieve elementen - statistiek. De probabilistische aard van de gebeurtenissen in atoomkernen suggereert dat de arbitraire kern instorten op elk moment. Voorspel een evenement onmogelijk is, kunnen we alleen haar geloofwaardigheid te bepalen op een moment. Als gevolg daarvan heeft de halfwaardetijd niet zinvol:
- voor een bepaalde voorstelt;
- minimale bemonsteringsmassa.
De levensduur van het atoom
Het bestaan van het atoom in de oorspronkelijke staat kan duren voor een tweede, en misschien wel miljoenen jaren. Praat over de tijd van de deeltjes van het leven is ook niet nodig. Door het invoeren van een bedrag gelijk aan de gemiddelde waarde van de levensduur van de atomen, kun je praten over het bestaan van atomen van een radioactieve isotoop, de effecten van radioactief verval. De halfwaardetijd van de atoomkernen afhankelijk van de eigenschappen van het atoom en is niet afhankelijk van andere grootheden.
Is het mogelijk om het probleem op te lossen: hoe de half-leven te vinden, wetende dat de gemiddelde levensduur?
De halfwaardetijd communicatieformule de gemiddelde levensduur van het atoom en de vervalconstante hulp niet minder bepalen.
τ = T 1/2 / LN2 = T 1/2 / 0693 = 1 / λ.
In deze plaat, τ - de gemiddelde levensduur, λ - de vervalconstante.
Met behulp van de halfwaardetijd
Application spp voor het bepalen van de leeftijd van de individuele monsters is wijdverspreid in het onderzoek van de late twintigste eeuw. De nauwkeurigheid van het bepalen van de leeftijd van fossiele artefacten neemt toe zodat die inzicht kunnen geven in de levensduur van het millennium voor Christus.
Radiokoolstofdatering fossiele biologische monsters op basis van de verandering van koolstof-14-activiteit (radiocarbon) in alle organismen. Valt het in een levend lichaam bij de stofwisseling en daarin bij een bepaalde concentratie. Na de dood van het metabolisme met de omgeving ophoudt. De concentratie van radioactieve koolstof daalt als gevolg van natuurlijk verval, de activiteit evenredig afneemt.
Met dergelijke waarden, de halfwaardetijd, de formule van de wet van radioactief verval helpt om het tijdstip van de beëindiging van het leven van het organisme te bepalen.
Chain of radioactieve transformaties
radioactiviteit studies werden uitgevoerd in laboratoriumomstandigheden. Geweldige mogelijkheid om radioactieve elementen blijven actief voor uren, dagen of zelfs jaren niet kon komen als een verrassing aan het begin van de twintigste eeuw natuurkundigen. Studies, bijvoorbeeld thorium, gevolgd door een onverwacht resultaat: in een gesloten ampul van zijn activiteit was significant. Bij de minste zweem van het viel. De conclusie is eenvoudig: de omzetting van thorium vergezeld van het vrijkomen van radon (gas). Alle elementen in de radioactiviteit omgezet in een geheel andere stof, en waarbij de fysische en chemische eigenschappen. Deze stof, op zijn beurt, is ook instabiel. Het is nu bekend drie rijen van soortgelijke transformaties.
Kennis van deze transformaties zijn van groot belang bij het bepalen van het tijdstip van de ontoegankelijkheid besmette gebieden in het proces van atomaire en nucleair onderzoek of rampen. De halfwaardetijd van plutonium - afhankelijk van de isotopen - in het gebied van 86 s (Pu 238) 80 Ma (Pu 244). De concentratie van elke isotoop geeft een idee over de periode van de decontaminatie gebied.
De duurste metal
Het is bekend dat in de moderne tijd is er een veel duurder metaal dan goud, zilver en platina. Deze omvatten de plutonium. Interessant is dat in de natuur gemaakt in de evolutie van het plutonium is niet gevonden. De meeste elementen worden verkregen onder laboratoriumomstandigheden. Werking van plutonium-239 in kernreactoren heeft hem in staat om zeer populair geworden deze dagen. Verkrijgen van voldoende voor gebruik in de reactoren van de hoeveelheid isotoop maakt het vrijwel onmisbaar.
Plutonium-239 wordt verkregen in vivo als resultaat van kettingreacties in het uranium-239 Neptunium-239 (halveringstijd - 56 uur). Vergelijkbare keten maakt het mogelijk om plutonium ophopen in kernreactoren. De mate van optreden van het vereiste aantal groter is dan de natuurlijke miljarden keren.
Toepassing in Energy
Er wordt veel gesproken over de tekortkomingen van kernenergie en de "vreemdheid" van de mensheid die bijna elke opening wordt gebruikt om hun eigen soort te doden. Opening plutonium-239, die deelnemen aan de nucleaire kettingreactie mag het als rustige energiebron. Uranium-235 is een analoog van het plutonium gevonden in de wereld is uiterst zeldzaam, selecteert u deze in het uranium erts is veel moeilijker dan om plutonium te krijgen.
Age of the Earth
Radio-isotopen analyse van de isotopen van radioactieve elementen geeft een nauwkeuriger beeld van de levensduur van een bepaald monster.
Met behulp van de transformatie keten "van uranium - thorium", opgenomen in de aardkorst, maakt het mogelijk om de leeftijd van onze planeet te bepalen. Het percentage van deze elementen in matige gehele korst ten grondslag deze methode. Volgens de laatste gegevens, de leeftijd van de aarde is 4,6 miljard jaar oud.
Similar articles
Trending Now