Poločas rozpadu radioaktivních prvků - co to je a jak ji definovat? Vzorec poločas

Historie studia radioaktivity začala 01.3.1896, kdy se slavný francouzský vědec Anri Bekkerel náhodně objevil podivnou věc záření uranových solí. Ukázalo se, že fotografickou desku, které v krabici se vzorkem poznamenány. Je to výsledek zemí majících vysokou pronikajícího záření, které se obohaceného uranu. Tato nemovitost se nachází v těch nejtěžších prvků dokončení periodickou tabulku. On dostal jméno „radioaktivity“.

Představíme charakteristiky radioaktivity

Tento postup - spontánní člen konverze atom izotop v jiném izotopem se současným vývojem elementárních částic (elektronů, atomovými jádry helia). atomy konverze vznikla spontánně, bez potřeby externího absorpci energie. Hlavní množství charakterizující uvolňování energie během radioaktivního rozpadu, s názvem aktivita.

radioaktivní vzorek činnost nazývá pravděpodobného počtu rozkladu vzorku za jednotku času. V SI (System International) jednotky měření se nazývá becquerel (Bq). V jednom přijala Becquerel takový vzorek aktivitu, která se vyskytuje v průměru 1 rozpad za sekundu.

A = λN, vyznačující se tím, λ- útlumová konstanta, N - počet aktivních atomů ve vzorku.

Izolované α, β, y-rozkládá. Odpovídající rovnice se nazývají ofsetových pravidla:

název	Co se děje	Reakční rovnice
α rozpad	konverze atomového jádra v X Y jádra uvolnění jádra atomu helia	X Z A → Z-Y 2-4 + 4 2 On
β - dezintegrace	konverze atomového jádra v jádře X Y s vydáním elektronů	Z A → Z + X 1 Y A + -1 CS
γ - rozklad	nejsou doprovázeny změnami v jádře, energie uvolněná ve formě elektromagnetické vlny	X Z A → Z X A + γ

Časový interval radioaktivity

V okamžiku, kdy zhroucení částic nelze nastavit pro konkrétní atom. Pro něj je to spíše „nehoda“, spíše než vzor. Izolace energie, která charakterizuje proces, definované jako aktivita vzorku.

Je třeba poznamenat, že se mění v průběhu času. I když jednotlivé prvky vykazují překvapivý stupeň stálosti záření, jsou látky, jejichž aktivita se snižuje několikrát v krátkém časovém období. Úžasné odrůda! Je možné najít vzor v těchto procesů?

Je zjištěno, že je doba, během níž přesně polovina z atomů vzorku prochází kaz. Tento časový interval se nazývá „poločas rozpadu“. Jaký je význam zavedení tohoto konceptu?

Jaký je poločas rozpadu?

Zdá se, že po dobu, odpovídající době, přesně polovina aktivních atomů přítomných přestávky vzorků. Ale to znamená, že v průběhu všech aktivních atomů rozpadají zcela dvěma poločasy? Vůbec ne. Po určitém okamžiku ve vzorku je polovina z radioaktivních prvků od stejného čas zbývající atomy rozkládá alespoň polovinu, a tak dále. Radiace přetrvává po dlouhou dobu, mnohem vyšší, než je poločas. Z tohoto důvodu, aktivní atomy ve vzorku jsou uloženy nezávisle na záření

Poločas rozpadu - veličina, která závisí pouze na vlastnostech látky. Tato hodnota je definována pro mnoho známých radioaktivních izotopů.

Tabulka: „poločas rozpadu některých izotopů“

název	označení	typ úpadku	half-life
rádium	88 R 219	alfa	0.001 sekundy
magnézium	12 mg 27	beta	10 minut
radon	86 Rn 222	alfa	3.8 dny
kobalt	27 Co 60	beta, gama	5,3 let
rádium	88 R 226	alfa, gama	1620 let
Uran	92 238 U	alfa, gama	4,5 miliardy let

Stanovení poločasu předvedl experimentálně. V laboratorních studiích provedených opakovaně měření aktivity. Vzhledem k tomu, laboratorních vzorků o minimální velikosti (bezpečnostní výzkumník je především), pokus se provádí různých časových intervalech, mnohokrát opakuje. Je založena na pravidelnosti změnu působí aktivity.

Za účelem určení poločas je naměřená aktivita vzorku v určitých časových intervalech. Vzhledem k tomu, že parametr souvisí s množstvím rozrušených atomů z radioaktivního rozpadu zákona, stanovení poločas.

Příklad definice pro izotopu

Nechť je počet aktivních prvků izotopu v daném čase je roven N, časový interval, během kterého je pozorování t ₂ - t _1, kde je začátek a konec jsou dostatečně blízko pozorování. Předpokládejme, že n - počet atomů rozpadl v daném časovém intervalu, pak n = KN (t ₂ - t _1).

V tomto výrazu, K = 0693 / T½ - součinitel úměrnosti, tzv konstanta rozpadu. T½ - poločas rozpadu izotopu.

Předpokládejme, že pro časové slotu jednotky. Tak K = n / N označuje zlomek izotopových jader přítomen rozpadající se za jednotku času.

Znalost hodnoty útlumu konstanta může být určena a poločas rozpadu: T½ = 0,693 / K.

Z toho vyplývá, že za jednotku času bez přestávky určitý počet aktivních atomů, a určitý podíl.

Zákon radioaktivního rozpadu (spp)

Half-life je základem spp. Vzor odvozený Frederick Soddy a Ernest Rutherford na základě experimentálních výsledků v roce 1903. Je s podivem, že několik měření byla provedena s nástroji, které jsou daleko k dokonalosti, pokud jde o na počátku dvacátého století, vedl k přesnému a platných výsledků. Stal se základem teorie radioaktivity. Odvodíme matematický zápis radioaktivního rozpadu práva.

- Nechte N ₀ - počet aktivních atomů v aktivním čase. Po časovém intervalu t bude nondecomposed N prvků.

- V době, která se rovná poločasu zůstává přesně polovina z aktivních prvků: N = N _0/2.

- Po dobu dalších jedné poloviny vzorku jsou: N = N = N _{0/4 0/2} ² aktivních atomů.

- po dobu rovnou další poločasem, vzorek se ponechá jen: N = N = N _{0/8 ^0/2} March.

- V době, kdy hostitelská n půlvln ve vzorku zůstane ₀ N = N / 2 ⁿ aktivních částic. V tomto výrazu n = t / T½: poměr sondy k poločasu.

- má SPP poněkud jiný matematický výraz, který je výhodnější z úkolů: N = N ₀ 2 ^{- t / _T½.}

Vzor umožňuje určit, kromě poločasem, počet aktivních atomů izotopových nondecomposed v daném čase. Znát počet atomů vzorku na počátku sledování, po nějakém čase, můžete určit životnost léku.

Určete poločas rozpadu radioaktivního rozpadu práva vzorce Pomáhá pouze tehdy, pokud určité parametry: počet aktivních izotopů ve vzorku, je obtížné najít dostatečně.

Důsledky zákona

Záznam spp vzorec může, za použití konceptu masových atomů činnost a přípravy.

Aktivita je úměrná počtu radioaktivních atomů: A = A ₀ • 2 ^{-t / T.} V tomto vzorci A ₀ - vzorek činnost v čase nula, A - aktivita po t sekund, T - poločasu.

Hmotnost látky mohou být použity ve vzoru: m = m ₀ • 2 ^{-t / T}

V případě jakýchkoliv pravidelných intervalech přestávky naprosto stejný podíl radioaktivních atomů k dispozici v tomto přípravku.

Meze použitelnosti zákona

Zákon ve všech ohledech je statistický, definování procesů v mikrokosmu. Je zřejmé, že poločas rozpadu radioaktivních prvků - statistiku. Pravděpodobnostní charakter událostí v atomových jader naznačuje, že libovolný jádro může zhroutit kdykoliv. Předpovídají událost, je nemožné, můžeme určit pouze její důvěryhodnost najednou. Jako výsledek, poločas nedává smysl:

• pro konkrétní atom;
• minimální vzorek hmoty.

Životnost atomu

Existence atomu v původním stavu může trvat vteřiny, a možná miliony let. Mluví o době částic života také není nutné. Zadáním množství rovnající se průměrné hodnoty životnosti atomů, lze hovořit o existenci atomů radioaktivním izotopem, účinky radioaktivního rozpadu. Poločas rozpadu atomového jádra, závisí na vlastnostech atomu a není závislá na jiných veličin.

Je možné řešit problém: jak nalézt poločas znát průměrnou životnost?

Pro určení poločasu komunikační vzorec pro střední dobu životnosti atomu a útlumová konstanta pomoc, ne méně.

_{τ = T 1/2 / In2 = T} 1/2 / 0693 = 1 / λ.

V tomto záznamu, ▼ - průměrné životnosti, lambda - rozpadové konstanty.

Using poločas

Žádost spp pro určování stáří jednotlivých vzorků je rozšířená v průzkumu z konce dvacátého století. Přesnost určení věku fosilních artefaktů je tak zvýšena, které mohou poskytnout vhled do dobu životnosti tisíciletí před naším letopočtem.

Radiocarbon fosilní organické vzorků založené na změně uhlík-14 (aktivita radioaktivního uhlíku) přítomné ve všech organismech. Spadá do živého těla během metabolismu a je v ní obsažená v určité koncentraci. Po smrti metabolismu s prostředím zaniká. Koncentrace radioaktivního uhlíku klesne v důsledku přirozeného rozpadu, aktivita klesá proporcionálně.

U takových hodnot, poločas, vzorec zákona radioaktivního rozpadu pomáhá určit čas ukončení životnosti organismu.

Řetěz radioaktivních přeměn

radioaktivita studie byly prováděny v laboratorních podmínkách. Amazing schopnost radioaktivních prvků zůstává aktivní několik hodin, dní nebo dokonce letech nemohl přijít jako překvapení na začátku fyzikové dvacátého století. Studie, například, thorium, následovaný neočekávaný výsledek: v uzavřené ampuli její činnosti byl významný. Při sebemenším závanu ní spadl. Závěr byl jednoduchý: přeměna thoria doprovázeno uvolněním radonu (plyn). Všechny prvky v radioaktivity přeměněn úplně jinou látku, a ve kterém se fyzikální a chemické vlastnosti. Tato látka, podle pořadí, je také nestabilní. Nyní je známo, tři řady obdobných transformací.

Znalost těchto transformací jsou nesmírně důležité pro určení doby nedostupnosti ploch znečištěných v procesu atomové a jaderného výzkumu či katastrof. Poločas rozpadu plutonia - v závislosti na jeho izotopy - v rozmezí od 86 s (Pu 238) do 80 mA (Pu 244). Koncentrace každého izotopu dává představu o období dekontaminační plochy.

Nejdražší kov

Je známo, že v moderní době je mnohem dražší než kovové zlato, stříbro a platina. Patří mezi ně plutonia. Je zajímavé, že v přírodě vytvořeného ve vývoji plutonia nebyl nalezen. Většina prvků jsou získána za laboratorních podmínek. Provoz plutonia-239 v nukleárních reaktorech mu umožnila, aby se stal velmi populární v těchto dnech. Získání dostatečné pro použití v reaktorech o množství izotopu z praktického hlediska neocenitelné.

Plutonium-239 se získá in vivo v důsledku řetězové reakce v uranu-239 Neptunium-239 (poločas rozpadu - 56 hodin). Podobně jako řetěz umožňuje hromadit plutonium v jaderných reaktorech. Míra výskytu požadovaného počtu přesahuje přirozené miliardy krát.

Aplikace v oblasti energetiky

Dnes se hodně hovoří o nedostatcích jaderné energie a „podivnosti“ lidstva, že téměř každý otvor slouží k zabít jejich vlastního druhu. Otevření plutonia-239, který je schopen podílet se na nukleární řetězové reakce se nechá použít jako klidné zdroj energie. Uranu-235 je analogem plutonia nalezené ve světě je extrémně vzácný, vyberte jej z uranové rudy je mnohem obtížnější, než se dostat plutonium.

Age of the Earth

Radioizotop analýza izotopů radioaktivních prvků dává přesnější představu o životnosti konkrétního vzorku.

Použití transformace řetěz „uran - thorium“, obsažených v zemské kůře, umožňuje určit stáří naší planety. Procento těchto prvků v průměru v celé kůry je základem tohoto způsobu. Podle nejnovějších údajů, stáří Země je 4,6 miliardy let.