Sự hình thành, Khoa học
Chu kỳ bán rã của các nguyên tố phóng xạ - nó là gì và làm thế nào để xác định nó? Công thức chu kỳ bán rã
Lịch sử của việc nghiên cứu phóng xạ bắt đầu ngày 1 tháng 3 năm 1896, khi các nhà khoa học nổi tiếng người Pháp Anri Bekkerel vô tình phát hiện ra một điều kỳ lạ trong bức xạ của muối uranium. Hóa ra là một tấm ảnh, được đặt trong một hộp với một mẫu hoen ố. Đó là kết quả của quốc gia sở hữu bức xạ cao thâm, vốn đã làm giàu uranium. Khách sạn này được tìm thấy trong các yếu tố nặng nhất, hoàn thành bảng tuần hoàn. Ông được đặt tên là "phóng xạ".
Chúng tôi giới thiệu các đặc điểm của phóng xạ
Quá trình này - tự phát thành viên chuyển đổi nguyên tử đồng vị trong một đồng vị khác nhau với sự phát triển đồng thời của các hạt cơ bản (electron, hạt nhân nguyên tử helium). nguyên tử chuyển đổi xuất hiện một cách tự nhiên, mà không đòi hỏi sự hấp thụ năng lượng từ bên ngoài. Số lượng chính đặc trưng cho giải phóng năng lượng trong quá trình phân rã phóng xạ, gọi là hoạt động.
A = λN, trong đó λ- phân rã liên tục, N - số nguyên tử hoạt động trong mẫu.
Isolated α, β, γ-phân rã. Các phương trình tương ứng được gọi là nguyên tắc bù đắp:
tên | Gì đang xảy ra | phương trình phản ứng |
phân rã α | chuyển đổi của hạt nhân nguyên tử trong X Y hạt nhân phóng hạt nhân của một nguyên tử heli | X Z A → Z-A-Y 2 + 4 2 Ông 4 |
β - tan rã | chuyển đổi của hạt nhân nguyên tử trong hạt nhân với việc phát hành điện tử X Y | Z A → Z + X 1 Y A + -1 e Một |
γ - phân rã | không kèm theo những thay đổi trong hạt nhân, năng lượng phát hành dưới hình thức của một sóng điện từ | X Z A → Z X A + γ |
Khoảng thời gian trong phóng xạ
Khoảnh khắc của sự sụp đổ của các hạt không thể được đặt cho nguyên tử cụ thể. Đối với ông, nó là khá một "tai nạn" chứ không phải là một mô hình. Cô lập năng lượng đặc trưng cho quá trình, định nghĩa là hoạt động của mẫu.
Nó được thành lập rằng có một thời gian mà chính xác một nửa số nguyên tử của mẫu vật trải qua sự phân rã. khoảng thời gian này được gọi là "chu kỳ bán rã". ý nghĩa của sự ra đời của khái niệm này là gì?
thời gian bán hủy là gì?
Dường như trong một thời gian bằng thời gian, chính xác một nửa trong số các nguyên tử tích cực phá vỡ mẫu hiện tại. Nhưng liệu điều này có nghĩa là trong tất cả các nguyên tử tích cực tan rã hoàn toàn trong hai chu kỳ bán rã? Không gì cả. Sau một thời điểm nào đó trong mẫu là một nửa của các nguyên tố phóng xạ bởi cùng một số lượng nguyên tử còn lại thời gian phân hủy thậm chí một nửa, và vân vân. Các bức xạ vẫn tồn tại trong một thời gian dài, cao hơn đáng kể hơn so với chu kỳ bán rã. Do đó, các nguyên tử hoạt động trong mẫu được lưu trữ một cách độc lập từ các bức xạ
Chu kỳ bán rã - một số lượng mà chỉ phụ thuộc vào các tính chất của các chất. Giá trị được định nghĩa cho nhiều đồng vị phóng xạ được biết đến.
Bảng: "Sự phân rã chu kỳ bán rã của đồng vị nhất định"
| tên | sự chỉ định | loại phân rã | chu kỳ bán rã |
đường bán kính | 88 Ra 219 | alpha | 0,001 giây |
magiê | 12 Mg 27 | beta | 10 phút |
radon | 86 Rn 222 | alpha | 3,8 ngày |
coban | 27 Co 60 | beta, gamma | 5,3 năm |
đường bán kính | 88 Ra 226 | alpha, gamma | 1620 năm |
U ran nơ | 92 238 U | alpha, gamma | 4,5 tỷ năm |
Xác định chu kỳ bán rã thực hiện thí điểm. Trong các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm được tiến hành liên tục đo hoạt động. Kể từ khi mẫu trong phòng thí nghiệm của kích thước tối thiểu (nhà nghiên cứu bảo mật là trên hết), các thí nghiệm được tiến hành với khoảng cách khác nhau, lặp đi lặp lại nhiều lần. Nó được dựa trên các quy luật hoạt động của các đại lý thay đổi.
Để xác định chu kỳ bán rã là hoạt động đo của mẫu tại các khoảng thời gian cụ thể. Cho rằng các tham số liên quan đến số lượng của các nguyên tử bị phân huỷ từ các luật phân rã phóng xạ, xác định chu kỳ bán rã.
định nghĩa ví dụ cho các đồng vị
Hãy để số yếu tố tích cực của các đồng vị tại một thời điểm nhất định là tương đương với N, khoảng thời gian mà quan sát là t 2 - t 1 nơi đầu tiên và cuối cùng là quan sát đủ gần. Giả sử rằng n - số nguyên tử tan rã trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó n = KN (t 2 - t 1).
Trong cụm từ này, K = 0693 / T½ - yếu tố tương xứng, được gọi là hằng số phân rã. T½ - các chu kỳ bán rã của đồng vị.
Giả sử cho đơn vị khe thời gian. Như vậy K = n / N cho biết phần của hạt nhân đồng vị phân hủy hiện tại mỗi đơn vị thời gian.
Biết giá trị của hằng số phân rã có thể được xác định và thời gian bán thải của phân rã: T½ = 0693 / K.
Nó sau đó mỗi đơn vị thời gian không phá vỡ một số lượng nhất định các nguyên tử tích cực, và một tỷ lệ nhất định.
Luật pháp của phân rã phóng xạ (spp)
Chu kỳ bán rã là cơ sở spp. Mẫu có nguồn gốc Frederick Soddy và Ernest Rutherford trên cơ sở kết quả thí nghiệm vào năm 1903. Điều ngạc nhiên là nhiều phép đo được thực hiện với công cụ đó đang ở xa hoàn hảo về những năm đầu thế kỷ XX, đã dẫn đến một kết quả chính xác và hợp lệ. Ông trở thành cơ sở lý thuyết về phóng xạ. Chúng tôi lấy được một mục toán học của pháp luật phân rã phóng xạ.
- Hãy để N 0 - số nguyên tử hoạt động trong thời gian hoạt động. Sau khoảng thời gian t sẽ nondecomposed yếu tố N.
- Tại một thời gian tương đương với chu kỳ bán rã vẫn chính xác một nửa trong số các yếu tố tích cực: N = N 0/2.
- Sau một thời gian xa hơn một nửa số mẫu là: N = N 0/4 = N 0/2 2 nguyên tử hoạt động.
- Sau một thời gian tương đương với chu kỳ bán rã hơn nữa, mẫu sẽ chỉ giữ lại: N = N 0/8 = N 0/2 tháng Ba.
- Vào thời điểm khi các máy chủ n nửa thời gian trong mẫu vật sẽ vẫn 0 N = N / 2 n của các hạt tích cực. Trong cụm từ này n = t / T½: tỷ số giữa đầu dò với chu kỳ bán rã.
- có spp biểu thức toán học hơi khác đó là thuận tiện hơn trong công việc: N = N 0 2 - t / T½.
Các mô hình cho phép để xác định, ngoài các chu kỳ bán rã, số nguyên tử đồng vị hoạt động nondecomposed tại một thời điểm nhất định. Biết số nguyên tử của mẫu vào đầu quan sát, sau một thời gian, bạn có thể xác định tuổi thọ của thuốc.
Xác định chu kỳ bán rã của chất phóng xạ phân rã thức pháp luật nó giúp chỉ khi các thông số nhất định: số lượng các đồng vị hoạt động trong mẫu, rất khó để tìm thấy đủ.
Hậu quả của pháp luật
Viết công thức spp có thể, sử dụng các khái niệm về hoạt động và chuẩn bị nguyên tử khối.
Hoạt động tỷ lệ với số nguyên tử phóng xạ: A = 0 • 2 -t / T. Trong công thức này, A 0 - hoạt động mẫu tại không thời gian, A - hoạt động sau t giây, T - chu kỳ bán rã.
Trọng lượng của các chất có thể được sử dụng trong các mô hình: m = m 0 • 2 -t / T
Đối với bất kỳ chu kỳ bình thường phá vỡ hoàn toàn cùng một tỷ lệ các nguyên tử phóng xạ có sẵn trong sản phẩm này.
Các giới hạn của khả năng áp dụng của pháp luật
Luật trong tất cả các khía cạnh là một thống kê, xác định các quá trình trong một mô hình thu nhỏ. Điều này được hiểu rằng chu kỳ bán rã của các nguyên tố phóng xạ - thống kê. Tính chất xác suất của sự kiện trong hạt nhân nguyên tử cho thấy rằng cốt lõi tùy ý có thể sụp đổ bất cứ lúc nào. Dự đoán một sự kiện là không thể, chúng ta chỉ có thể xác định uy tín của mình cùng một lúc. Do vậy, thời gian bán thải không có ý nghĩa:
- cho một nguyên tử đặc biệt;
- khối lượng mẫu tối thiểu.
Thời gian tồn tại của nguyên tử
Sự tồn tại của nguyên tử ở trạng thái ban đầu của nó có thể kéo dài trong vài giây, và có lẽ hàng triệu năm. Nói về thời gian của các hạt của cuộc sống cũng không cần thiết. Bằng cách nhập một số tiền bằng với giá trị trung bình tuổi thọ của các nguyên tử, bạn có thể nói về sự tồn tại của nguyên tử của một đồng vị phóng xạ, ảnh hưởng của phân rã phóng xạ. Chu kỳ bán rã của hạt nhân nguyên tử phụ thuộc vào các tính chất của một nguyên tử nhất định, và không phụ thuộc vào các biến khác.
Là nó có thể giải quyết vấn đề: làm thế nào để tìm ra chu kỳ bán rã, biết tuổi thọ trung bình?
Để xác định công thức giao tiếp chu kỳ bán rã cho các đời trung bình của các nguyên tử và sự phân rã giúp đỡ liên tục, không kém.
τ = T 1/2 / ln2 = T 1/2 / 0693 = 1 / λ.
Trong hồ sơ này, τ - tuổi thọ trung bình, λ - hằng số phân rã.
Sử dụng các chu kỳ bán rã
Ứng dụng spp để xác định tuổi của các mẫu cá nhân là phổ biến trong nghiên cứu của cuối thế kỷ XX. Độ chính xác của việc xác định tuổi của hiện vật hóa thạch như vậy tăng mà có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc vào thời gian cuộc sống của thiên niên kỷ trước Công nguyên.
Carbon phóng xạ mẫu hữu cơ hóa thạch dựa trên sự thay đổi của hoạt động carbon-14 (carbon phóng xạ) hiện diện trong tất cả các sinh vật. Nó rơi vào một cơ thể sống trong sự trao đổi chất và được chứa trong đó ở nồng độ cụ thể. Sau cái chết của sự trao đổi chất với môi trường chấm dứt. Nồng độ cacbon phóng xạ rơi do phân rã tự nhiên, hoạt động này giảm tương ứng.
Với những giá trị như vậy, chu kỳ bán rã, công thức của định luật phân rã phóng xạ giúp để xác định thời điểm kết thúc cuộc sống của sinh vật.
Chuỗi biến đổi phóng xạ
nghiên cứu phóng xạ đã được tiến hành trong điều kiện phòng thí nghiệm. khả năng tuyệt vời để nguyên tố phóng xạ vẫn hoạt động trong nhiều giờ, nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều năm không thể đi như một bất ngờ vào đầu các nhà vật lý thế kỷ XX. Nghiên cứu, ví dụ, thori, tiếp theo là một kết quả bất ngờ: trong một ống kín hoạt động của nó rất đáng kể. Tại ngửi nhỏ nhất của nó giảm. Kết luận rất đơn giản: việc chuyển đổi thori kèm theo sự ra đời của radon (gas). Tất cả các yếu tố trong phóng xạ biến đổi thành một chất hoàn toàn khác nhau, và trong đó các tính chất vật lý và hóa học. chất này, đến lượt nó, cũng là không ổn định. Nó bây giờ được gọi ba hàng của biến đổi tương tự.
Kiến thức về những biến đổi là vô cùng quan trọng trong việc xác định thời điểm khu vực khó tiếp cận bị ô nhiễm trong quá trình nghiên cứu nguyên tử và hạt nhân, hoặc thảm họa. Chu kỳ bán rã của plutonium - tùy thuộc vào đồng vị của nó - trong khoảng từ 86 s (Pu 238) đến 80 Ma (Pu 244). Nồng độ của mỗi đồng vị đưa ra một ý tưởng về thời gian của khu vực khử nhiễm.
Các kim loại đắt nhất
Được biết, trong thời hiện đại có một kim loại đắt hơn nhiều so với vàng, bạc và bạch kim. Chúng bao gồm các plutonium. Điều thú vị là, trong bản chất được tạo ra trong quá trình tiến hóa của plutonium là không tìm thấy. Hầu hết các yếu tố thu được trong điều kiện phòng thí nghiệm. Hoạt động của plutonium-239 trong các lò phản ứng hạt nhân đã cho phép ông trở nên cực kỳ phổ biến những ngày này. Hấp thụ đủ để sử dụng trong các lò phản ứng số tiền của các đồng vị làm cho nó thực tế vô giá.
Plutonium-239 thu được in vivo là kết quả của phản ứng dây chuyền trong urani-239 neptuni-239 (chu kỳ bán rã - 56 giờ). chuỗi tương tự cho phép tích lũy plutonium trong các lò phản ứng hạt nhân. Tỷ lệ số tiền yêu cầu xuất hiện vượt quá tỷ tự nhiên của thời đại.
Đơn xin việc bằng năng lượng
Người ta nói nhiều về những thiếu sót của điện hạt nhân và "lạ" của nhân loại mà hầu như bất kỳ mở được sử dụng để tiêu diệt loại riêng của họ. Mở plutonium-239, có khả năng tham gia vào các phản ứng dây chuyền hạt nhân được phép sử dụng nó như một nguồn năng lượng hòa bình. Uranium-235 là một chất tương tự của plutonium tìm thấy trên thế giới là cực kỳ hiếm, chọn nó từ quặng urani là nhiều khó khăn hơn để có được plutonium.
Tuổi của Trái Đất
phân tích đồng vị phóng xạ của đồng vị nguyên tố phóng xạ đưa ra một ý tưởng chính xác hơn về cuộc đời của một mẫu cụ thể.
Sử dụng chuỗi chuyển đổi "uranium - thori", chứa đựng trong lớp vỏ của trái đất, làm cho nó có thể để xác định tuổi của hành tinh chúng ta. Tỷ lệ các yếu tố này ở mức trung bình trong suốt lớp vỏ nền tảng cho phương pháp này. Theo số liệu mới nhất, độ tuổi của trái đất là 4,6 tỷ năm tuổi.
Similar articles
Trending Now