Formación, Ciencia
A vida media de elementos radioactivos - o que é e como define-lo? vida media Fórmula
A historia do estudo da radioactividade comezou 01 de marzo de 1896, cando o famoso científico francés Anri Bekkerel descubriu accidentalmente unha cousa estraña na radiación de sales de uranio. Descubriuse que unha chapa fotográfica, colocada nunha caixa cunha mostra marcada. É o resultado de países posuidores de radiación de alta penetración, que enriquecen uranio. Esta propiedade atópase nos elementos máis pesados, completando a táboa periódica. Foille dado o nome de "radioactividade".
Nós introducimos as características de radioactividade
Este proceso - isótopo espontánea átomo membro conversión nun isótopo diferente con evolución simultánea de partículas elementais (electróns, núcleos atómicos de helio). átomos de conversión apareceu espontaneamente, sen necesidade de absorción de enerxía externa. A cantidade principal caracterizar a liberación de enerxía durante o proceso de decaimento radioactivo, chamado de actividade.
A = Xn, en que λ- constante de desintegración, N - número de átomos activos na mostra.
Illado α, β, y-desintegracións. As ecuacións correspondentes chámanse regras de compensación:
nome | O que está pasando | ecuación reaccional |
α decaimento | conversión de núcleo atómico no X-Y de núcleo de liberación núcleo dun átomo de helio | X Z A → Z-Y 2 A-4 4 + 2 El |
β - desintegración | conversión de núcleo atómico no núcleo X-Y coa liberación de electróns | Z A → Z + X 1 Y A -1 e A |
γ - decaimento | non acompañada por cambios no núcleo, a enerxía liberada en forma de onda electromagnética | X Z A → X Z A γ |
O intervalo de tempo en radioactividade
O momento do colapso das partículas non pode ser definido para o átomo en particular. Para el, e si un "accidente" no canto de un patrón. Illamento de enerxía que caracteriza o proceso, definida como a actividade da mostra.
estableceuse que hai un tempo durante o cal exactamente a metade dos átomos da mostra sufrir decadencia. Este período de tempo é chamado de "vida media". Cal é o significado da introdución deste concepto?
Cal é a vida media?
Parece que, para un tempo igual ao período de, exactamente a metade dos átomos activos presentes mostra quebra. Pero iso significa que durante todo átomos activos desintegran completamente en dúas medias-vidas? Nin un pouco. Despois dun certo punto en que a mostra é a metade dos elementos radioactivos pola mesma cantidade de átomos de tempo restante descomponse-se mesmo medio, e así por diante. A radiación persiste durante moito tempo, moito maior que a vida media. Así, os átomos activos na mostra son almacenadas con independencia da radiación
A vida media - unha cantidade que depende só das propiedades da substancia. O valor é definido para diversos isótopos radioactivos coñecidos.
Táboa: "A decadencia vida media de certos isótopos"
| nome | designación | tipo de decaimento | vida media |
radio | 88 219 Ra | alfa | 0.001 segundos |
magnesio | 12 mg 27 | beta | 10 minutos |
Rada | 86 Rn 222 | alfa | 3.8 días |
cobalto | 27 Co 60 | beta, gama | 5,3 anos |
radio | 88 226 Ra | alfa, gama | 1620 anos |
Urano | 92 238 U | alfa, gama | 4,5 millóns de anos |
Determinación da vida media realizada experimentalmente. En estudos de laboratorio realizado varias veces medición da actividade. Xa que as mostras de laboratorio de tamaño mínimo (investigador de seguridade e, por riba de todo), a experiencia é levada a cabo con intervalos diferentes, repetidos moitas veces. Baséase a regularidade da actividade axentes de cambio.
A fin de determinar a semi-vida e actividade medida dunha mostra en intervalos de tempo específicos. Dado que o parámetro relacionado coa cantidade de átomos de desintegrados da lei de desintegración radioactivo, determinando a vida media.
definicións exemplo para o isótopo
Deixe o número de elementos activos do isótopo nun momento dado é igual a N, o período de tempo durante o cal a observación é T 2 - T 1, en que o inicio eo fin son suficientemente preto observación. Asúmese que n - número de átomos desintegrou-se en un intervalo de tempo, entón n = KN (T 2 - T 1).
Nesta expresión, K = 0693 / T½ - factor de proporcionalidade, chamada constante de desintegración. T½ - a vida media do isótopo.
Supoña para a unidade de horario. Así, K = N / N indica a fracción de núcleos isotópicos presente desintegrantes por unidade de tempo.
Sabendo o valor da constante de desintegración pode ser determinada ea vida media de decadencia: T½ = 0693 / K.
Séguese que por unidade de tempo non rompe un certo número de átomos activos, e unha certa proporción.
A lei de decaemento radioactivo (spp)
Vida media é a base spp. Estándar derivado Frederick Soddy e Ernest Rutherford, en base a resultados experimentais en 1903. É sorprendente que varias medicións feitas con instrumentos que están lonxe de ser perfecto en termos de principios do século XX, levou a un resultados precisos e válidos. El se tornou a base da teoría da radioactividade. Obtivemos unha entrada de Matemáticas da Lei de decaemento radioactivo.
- Sexa N 0 - número de átomos activos no tempo activo. Tras o período de tempo t vai nondecomposed n elementos.
- Nun momento igual á media-vida permanecen exactamente a metade dos elementos activos: N = N 0/2.
- Despois dun período adicional de unha metade da mostra son: N = N N = 0/4 0/2 2 átomos activos.
- Despois dun tempo igual a unha vida media, a mostra pode reter só: N = N = N 0/8 0/2 marzo.
- No momento en que o anfitrión n semi-períodos no espécime permanecerá 0 N = N / 2 N das partículas activas. Nesta expresión n = T / T½: a razón entre a sonda á súa vida media.
- Ten spp expresión matemática algo diferente, que é máis cómodo nas tarefas: N = N, 0 2 - T / T½.
O estándar permite determinar, ademais da vida media, o número de átomos de isótopos activos nondecomposed nun determinado momento. Sabendo o número de átomos da mostra no inicio da observación, despois de moito tempo, pode determinar o tempo de vida de drogas.
Determinar a vida media de fórmula lei decaimento radioactivo que axuda só se certos parámetros: o número de isótopos activos na mostra, é difícil atopar o suficiente.
Consecuencias da lei
fórmula spp ficha pode, utilizando o concepto de actividade e preparación de átomos de masa.
A actividade é proporcional ao número de átomos radioactivos: A = A 0 • 2 -t / T. Nesta fórmula, A 0 - actividade da mostra no tempo cero, A - actividade tras segundos de t, t - vida media.
Peso da sustancia pode ser utilizada no modelo: m = m 0 • 2 -t / t
Para calquera regularidade rompe absolutamente a mesma proporción dos átomos radioactivos, dispoñibles nesta preparación.
Os límites de aplicabilidade da lei
A lei en todos os aspectos é unha estatística, definindo os procesos nun microcosmos. Enténdese que a vida media de elementos radioactivos - estatística. A natureza probabilística dos eventos en núcleos atómicos suxire que o núcleo arbitraria pode derrubar en calquera momento. Prever un evento é imposible, só podemos determinar a súa credibilidade de cada vez. Como resultado, a vida media non ten sentido:
- por un átomo, en particular;
- masas mínimas de mostra.
O tempo de vida do átomo
A existencia do átomo na súa condición orixinal pode durar un segundo, e quizais millóns de anos. Fala sobre o tempo das partículas da vida non é necesario. Ao entrar nun importe igual ao valor medio do tempo de vida dos átomos, pode falar sobre a existencia de átomos dun isótopo radioactivo, os efectos do decaimento radioactivo. A vida media do núcleo atómico depende das propiedades do átomo e non depende de outros cantidades.
Pode resolver o problema: como atopar a vida media, sabendo que o tempo medio de vida?
Para determinar a fórmula comunicación vida media para a vida media do átomo e axuda a constante de desintegración, nin menos.
τ = T 1/2 / ln2 = T 1/2 / 0693 = 1 / λ.
Neste disco, τ - o tempo medio de vida, λ - a constante de desintegración.
Usando a vida media
spp aplicación para determinar a idade das mostras individuais é xeneralizada na procura de finais do século XX. A precisión da determinación da idade de artefactos fósiles é tan aumentada que poden proporcionar información sobre o tempo de vida do milenio aC.
Radiocarbono mostras orgánicas fósiles con base no cambio de actividade do carbono-14 (radiocarbono) presente en todos os organismos. Ela caer nun corpo vivo durante o metabolismo e nel está contida a unha concentración particular. Tras a morte do metabolismo co ambiente cesa. A concentración do carbono radioactivo descende debido á deterioración natural, a actividade diminúe proporcionalmente.
Con tales valores, a vida media, a fórmula da lei de decaemento radioactivo axuda a determinar o momento da finalización da vida do organismo.
Cadea de transformacións radioactivos
estudos de radioactividade foron realizados en condicións de laboratorio. incrible capacidade de elementos radioactivos permanecer activo por horas, días ou mesmo anos non podería chegar como unha sorpresa no inicio dos físicos do século XX. Os estudos, por exemplo, torio, seguido por un resultado inesperado: nunha ampola pechada da súa actividade foi significativa. Ao menor sinal de que caeu. A conclusión foi simple: a conversión de torio acompañado pola liberación de Rada (gas). Todos os elementos da radioactividade transformada nunha substancia diferente, e en que as propiedades físicas e químicas. Esta sustancia, á súa vez, tamén é inestable. Sábese agora tres filas de transformacións similares.
O coñecemento destas transformacións son moi importantes na determinación do tempo de áreas contaminadas inacessibilidade no proceso de investigación atómica e nuclear, ou catástrofes. A vida media de plutonio - dependendo dos seus isótopos - na gama de 86 s (PU 238) para 80 mA (Pu 244). A concentración de cada isótopo dá unha idea sobre o período da área de descontaminación.
O metal máis caro
Sábese que os tempos modernos non é un metal moito máis caro que o ouro, prata e platino. Estes inclúen o plutonio. Curiosamente, na natureza creada na evolución do plutonio non se atopa. A maior parte dos elementos son obtidos en condicións de laboratorio. Operación de plutonio-239 en reactores nucleares permitiulle facerse moi popular nos días de hoxe. A obtención de abondo para uso en reactores da cantidade do isótopo fai practicamente inestimable.
Plutonio-239 obtense in vivo como un resultado de reaccións en cadea do uranio-239 Neptunium-239 (semi-vida - 56 horas). cadea semellante permite acumular plutonio en reactores nucleares. A taxa de aparición do número requirido exceder os miles de millóns de veces naturais.
Aplicación en Enerxía
Fálase moito sobre as deficiencias da enerxía nuclear e da "estrañeza" da humanidade que case calquera abertura é usado para matar a súa propia especie. Entrada de plutonio-239, que é capaz de participar na reacción en cadea nuclear ten permiso para usalo como unha fonte de enerxía pacífica. O uranio-235 é un análogo do plutonio atopar no mundo é moi raro, seleccione o no mineral de uranio é moito máis difícil do que para obter plutonio.
Idade da Terra
análise radioisótopo de isótopos de elementos radioactivos dá unha idea máis precisa do tempo de vida dunha mostra particular.
Usando a cadea de transformación "de uranio - torio", contida na codia terrestre, fai posible determinar a idade do noso planeta. A porcentaxe destes elementos en media durante todo o codia subxacente a este método. Segundo os datos máis recentes, a idade da Terra ten 4,6 millóns de anos.
Similar articles
Trending Now