Formazzjoni, Xjenza
Il-half-life ta 'elementi radjuattivi - x'inhu u kif għandu jkun definit dan? half-life formula
L-istorja tal-istudju ta 'radjoattività beda Mar 1, 1896, meta l-famuż xjenzat Franċiż Anri Bekkerel aċċidentalment skoperti xi ħaġa stramba fil-radjazzjoni ta' melħ uranju. Irriżulta li pjanċa fotografika, jitqiegħed fil-kaxxa fejn ikollha kampjun mgħarraq. Huwa r-riżultat ta 'pajjiżi li għandhom radjazzjoni penetranti għolja, li kienet arrikkit uranju. Din il-proprjetà tinsab fl-elementi itqal, timla l-tabella perjodika. Huwa ngħata l-isem "radjuattività".
Aħna nintroduċu l-karatteristiċi ta 'radjoattività
Dan il-proċess - spontanju membru konverżjoni atomu isotopi fil-isotopi differenti ma evoluzzjoni simultanja ta 'partiċelli elementari (elettroni, nukleji atomiċi ta' elju). atomi Konverżjoni deher spontanjament, mingħajr ma jeħtieġ assorbiment ta 'enerġija esterna. Il-kwantità prinċipali li jikkaratterizzaw ir-rilaxx enerġija matul il-proċess ta 'tħassir radjoattiv, imsejħa attività.
A = λN, fejn kostanti tħassir λ-, N - numru ta 'atomi attivi fil-kampjun.
α iżolati, β, γ-decays. L-ekwazzjonijiet korrispondenti huma msejħa regoli offset:
isem | Dak li qed jiġri | ekwazzjoni reazzjoni |
α tmermir | konverżjoni ta 'nukleu atomiku fl-nukleu X Y rilaxx nukleu ta' atomu elju | X Z A → Z-Y 2 A-4 +4 2 Hu |
β - diżintegrazzjoni | konverżjoni ta 'nukleu atomiku fl-nukleu X Y mar-rilaxx elettron | Z A → Z + X 1 Y A + -1 e A |
γ - tmermir | mhux akkumpanjati minn tibdil fin-nukleu, l-enerġija rilaxxati fil-forma ta 'mewġ elettromanjetiku | X Z A → Z X A + γ |
L-intervall ta 'żmien fil-radjuattività
Il-mument tal-kollass tal-partikoli ma jistgħux ikunu stabbiliti għall-atomu partikolari. Għalih, huwa pjuttost "inċident" minflok mudell. Iżolament ta 'enerġija li jikkaratterizza l-proċess, iddefinita bħala l-attività tal-kampjun.
Huwa stabbilit li hemm żmien li matulu eżattament nofs tal-atomi tal-kampjun għaddej minn tħassir. Dan intervall ta 'ħin tissejjaħ "half-life". X'inhi t-tifsira ta 'l-introduzzjoni ta' dan il-kunċett?
X'inhu l-half-life?
Jidher li għal żmien daqs il-perjodu, eżattament nofs il-atomi attivi kampjun jinkiser preżenti. Iżda dan ifisser li matul atomi attivi kollha jiddiżintegraw kompletament f'żewġ half-lives? Mhux fil-livelli kollha. Wara ċertu punt fil-kampjun hija nofs mill-elementi radjuattivi mill-istess ammont ta 'atomi ħin li jifdal tiddikomponi anki nofs, u l-bqija. Ir-radjazzjoni tippersisti għal żmien twil, ħafna ogħla mill-half-life. Għalhekk, l-atomi attivi fil-kampjun huma maħżuna indipendentement mir-radjazzjoni
Il-half life - kwantità li tiddependi biss fuq il-proprjetajiet tas-sustanza. Il-valur huwa definit għal ħafna isotopi radjuattivi magħrufa.
Tabella: "Il tmermir half-life ta 'ċerti iżotopi"
| isem | nomina | tip ta 'tħassir | half-life |
radjum | 88 Ra 219 | alfa | 0.001 sekondi |
manjesju | 12 Mg 27 | beta | 10 minuti |
radon | 86 Rn 222 | alfa | 3.8 jiem |
kobalt | 27 Ko 60 | beta, gamma | 5.3 snin |
radjum | 88 Ra 226 | alfa, gamma | 1620 snin |
Uranus | 92 238 U | alfa, gamma | 4.5 biljun sena |
Determinazzjoni tal-half-life mwettqa sperimentali. Fi studji tal-laboratorju mwettqa ripetutament kejl tal-attività. Peress kampjuni tal-laboratorju ta 'daqs minimu (riċerkatur sigurtà hija fuq kollox), l-esperiment jitwettaq b'intervalli differenti, ripetut ħafna drabi. Hija bbażata fuq ir-regolarità ta 'attività aġenti tal-bidla.
Sabiex jiġi ddeterminat l-half-life hija attività mkejla tal-kampjun f'intervalli ta 'ħin speċifiċi. Minħabba li l-parametru relatat mal-kwantità ta 'atomi ddiżintegrat mil-liġi tħassir radjoattiv, li jiddetermina l-half-life.
definizzjonijiet EŻEMPJU għall-iżotopu
Ħalli n-numru ta 'elementi attivi ta' l-iżotopu fi żmien mogħtija hija egwali sa N, l-intervall ta 'żmien li matulu l-osservazzjoni hija t 2 - t 1 meta l-bidu u t-tmiem huma osservazzjoni mill-qrib biżżejjed. Assumi li n - numru ta 'atomi ddiżintegrat fi intervall ta' ħin partikolari, allura n = KN (t 2 - t-1).
F'dan il--espressjoni, K = 0,693 / t½ - fattur ta 'proporzjonalità, imsejħa kostanti tħassir. T½ - il-half-life ta 'l-isotopu.
Assumi għall-unità slot ta 'ħin. Għalhekk K = n / N jindika il-frazzjoni tal nuklei isotopi tiddiżintegra preżenti għal kull unità ta 'ħin.
Jafu l-valur tal-kostanti tħassir jista 'jiġi determinat u l-half-life ta' tħassir: t½ = 0693 / K.
Minn dan isegwi li kull unità ta 'ħin ebda pawżi ċertu numru ta' atomi attivi, u proporzjon ċerti.
Il-liġi ta 'tħassir radjoattiv (spp)
Half-life hija l-bażi spp. Pattern derivati Frederick Soddy u Ernest Rutherford fuq il-bażi ta 'riżultati sperimentali fl-1903. Huwa sorprendenti li l-kejl multipli magħmula ma 'strumenti li huma' l bogħod milli perfetta f'termini tas-seklu għoxrin kmieni, wasslu għal tirriżultax preċiża u validi. Hu sar il-bażi tat-teorija ta 'radjuattività. Aħna jiksbu dħul matematika ta 'liġi tħassir radjoattiv.
- Ħalli 0 - numru ta 'atomi attivi fil-ħin attiva. Wara l-intervall ta 'ħin' t se nondecomposed elementi N.
- Fi żmien ugwali għall-half-life jibqgħu eżattament nofs mill-elementi attivi: N = N 0/2.
- Wara perjodu ieħor ta 'nofs il-kampjun huma: N = N 0/4 = N 0/2 2 atomi attivi.
- Wara żmien ugwali għal nofs ħajja aktar, il-kampjun se jżomm biss: N = N 0/8 = N 0/2 3.
- Fi żmien meta l-ospitanti n nofs-perjodi fil-kampjun se jibqgħu 0 N = N / 2 n tal-partikoli attivi. F'dan il--espressjoni n = t / t½: il-proporzjon tas-sonda għal-half-life.
- għandu spp espressjoni matematika kemmxejn differenti li huwa iktar konvenjenti fil-kompiti: N = N 0 2 - t / t½.
Il-mudell jippermetti li tiġi ddeterminata, minbarra l-half-life, in-numru ta 'atomi ta' isotopi attivi nondecomposed fi żmien partikolari. Jafu l-għadd ta 'atomi tal-kampjun fil-bidu tal-osservazzjoni, wara xi żmien, inti tista' tiddetermina l-ħajja tal-mediċina.
Iddetermina l-half-life ta formula liġi tmermir radjuattiv li jgħin biss jekk ċerti parametri: in-numru ta 'isotopi attivi fil-kampjun, huwa diffiċli li ssib biżżejjed.
Konsegwenzi tal-liġi
Formula spp rekord jista ', bl-użu tal-kunċett ta' atomi ta 'attività u preparazzjoni tal-massa.
Attività huwa proporzjonali għan-numru ta 'atomi radjuattivi: A = A 0 • 2 -T / T. F'din il-formula, A 0 - attività kampjun f'ħin żero, A - attività wara sekonda t, T - half-life.
Piż tas-sustanza tista 'tintuża fil-mudell: m = m 0 • 2 -T / T
Għal kwalunkwe intervalli regolari jikser assolutament l-istess proporzjon tal-atomi radjuattivi disponibbli f'dan il-preparazzjoni.
Il-limiti ta 'applikabbiltà tal-liġi
Il-liġi f'kull rispett hija statistika, li jiddefinixxu l-proċessi fil-mikrokożmu. Huwa mifhum li l-half-life ta 'elementi radjuattivi - istatistika. In-natura probabilistika tal-avvenimenti fil-nuklei atomiċi jissuġġerixxi li l-qalba arbitrarju jista kollass fi kwalunkwe ħin. Jbassru avveniment huwa impossibbli, nistgħu biss jiddetermina kredibilità tagħha fi żmien. Bħala riżultat, il-half life ma jagħmilx sens:
- għal atomu partikolari;
- mases minimi kampjun.
-Ħajja tal-atomu
L-eżistenza ta 'l-atomu fil-kondizzjoni oriġinali tagħha jistgħu jdumu għat-tieni, u forsi miljuni ta' snin. Tkellem dwar il-ħin tal-partikoli tal-ħajja huwa wkoll mhux meħtieġ. Billi ddaħħal ammont ugwali għall-valur medju tal-ħajja tal-atomi, inti tista 'tkellem dwar l-eżistenza ta' atomi ta 'isotopi radjoattivi, l-effetti ta' tħassir radjoattiv. Il-half-life ta 'l-nukleu atomiku jiddependi fuq il-proprjetajiet tal-atomu u ma tiddependix fuq il-kwantitajiet oħra.
Huwa possibbli li ssolvi l-problema: kif isibu l-half-life, li jafu l-ħajja medja?
Biex tiddetermina l-formula ta 'komunikazzjoni half-life għall-ħajja medju tal-atomu u l-tħassir għajnuna kostanti, xejn anqas.
τ = T 02/01 / ln2 = T 02/01 / 0693 = 1 / λ.
F'dan il-rekord, τ - il-ħajja medja, λ - il-kostanti tħassir.
Uża l-half-life
Applikazzjoni spp għad-determinazzjoni tal-età tal-kampjuni individwali hija mifruxa fir-riċerka tas-seklu għoxrin tard. L-eżattezza ta ' determinazzjoni tal-età ta' artifacts fossili huwa hekk miżjud li jistgħu jipprovdu ħarsa lejn il-ħajja tal-millennju QK.
Radiocarbon kampjuni organiċi fossili bbażati fuq il-bidla tal-attività karbonju-14 (radiocarbon) preżenti fl-organiżmi kollha. Hi taqa 'taħt korp għajxien matul metaboliżmu u ma tidher fiha f'konċentrazzjoni partikolari. Wara l-mewt tal-metaboliżmu ma 'l-ambjent tieqaf. Il-konċentrazzjoni ta 'karbonju radjuattiv waqgħat minħabba tħassir naturali, l-attività jonqos proporzjonalment.
Ma 'dawn il-valuri, l-half-life, il-formula tal-liġi ta' tħassir radjoattiv jgħin biex ikun stabbilit il-ħin tat-terminazzjoni tal-ħajja tal-organiżmu.
Katina ta 'trasformazzjonijiet radjuattivi
Studji radjuattività saru kundizzjonijiet tal-laboratorju. kapaċità aqwa biex elementi radjuattivi jibqgħu attivi għal sigħat, ġranet jew anke snin ma setgħux jidħlu bħala sorpriża fil-bidu tas-fiżiċi seklu għoxrin. Studji, per eżempju, torju, segwit minn riżultat mhux mistennija: fi ampulla magħluqa tal-attività tagħha kien sinifikanti. Fil-iċken whiff ta 'dan waqgħu. Il-konklużjoni kienet sempliċi: il-konverżjoni ta 'torju akkumpanjata mir-rilaxx ta' radon (gass). elementi kollha fil-radjuattività trasformata sustanza kompletament differenti, u fejn il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi. Din is-sustanza, imbagħad, huwa wkoll instabbli. Issa huwa magħruf tliet fillieri ta 'trasformazzjonijiet simili.
Għarfien ta 'dawn it-trasformazzjonijiet huma estremament importanti fid-determinazzjoni tal-ħin ta' żoni nuqqas ta 'aċċessibilità kkontaminati fil-proċess ta' riċerka atomika u nukleari, jew katastrofi. Il-half-life ta 'plutonju - jiddependi fuq iżotopi tagħha - fil-medda minn 86 s (Pu 238) sa 80 Ma (Pu 244). Il-konċentrazzjoni ta 'kull iżotopi jagħti idea dwar il-perjodu taż-żona dekontaminazzjoni.
Il-metall aktar għaljin
Huwa magħruf li fi żminijiet moderni hemm ħafna aktar għaljin metall minn deheb, fidda u platinu. Dawn jinkludu l-plutonju. Interessanti, fin-natura maħluqa fl-evoluzzjoni tal-plutonju ma tinstabx. Ħafna elementi huma miksuba taħt kundizzjonijiet tal-laboratorju. Operazzjoni ta 'plutonju 239 fir-reatturi nukleari ippermetta lilu biex saret popolari ħafna f'dawn il-jiem. Ksib suffiċjenti għall-użu fl-reatturi ta 'l-ammont tal-iżotopu jagħmilha prattikament imprezzabbli.
Plutonju-239 jinkiseb in vivo bħala riżultat ta 'reazzjonijiet ta' katina fil-uranju-239 nettunju-239 (half-life - 56 siegħa). katina Simili tippermetti li jakkumulaw plutonju fir-reatturi nukleari. Ir-rata ta 'okkorrenza tan-numru meħtieġ jaqbeż l-biljuni naturali ta' drabi.
Applikazzjoni fil-Enerāija
Hemm ħafna jitkellmu dwar in-nuqqasijiet ta 'enerġija nukleari u l- "strangeness" ta' l-umanità li kważi kwalunkwe ftuħ huwa użat biex joqtlu tip tagħhom stess. Ftuħ ta 'plutonju-239, li huwa kapaċi biex jipparteċipaw fil-reazzjoni katina nukleari huwa permess li jużawh bħala sors ta' enerġija paċifika. Uranju-235 huwa analogu ta 'l-plutonju misjuba fid-dinja huwa estremament rari, tagħżel mis- minerali tal-uranju hija ħafna aktar diffiċli milli biex jiksbu plutonju.
Età tal-pjaneta
analiżi radjuisotopi ta 'iżotopi ta' elementi radjuattivi jagħti idea aktar preċiża tal-ħajja ta 'kampjun partikolari.
Użu tal-katina trasformazzjoni "ta 'uranju - torju", li jinsabu fil-qoxra tad-dinja, jagħmilha possibbli li jiġi determinat l-età tal-pjaneta tagħna. Il-persentaġġ ta 'dawn l-elementi fil-medja matul il-qoxra bażi dan il-metodu. Skond l-aħħar data, l-età tal-pjaneta huwa 4.6 biljun sena.
Similar articles
Trending Now