זמן מחצית החיים של יסודות רדיואקטיביים - מה זה ואיך זה נקבע ?פורמולה מחצית חיים

של המחקר של רדיואקטיביות החלה ב -1 במרץ 1896, כאשר המדען הצרפתי המפורסם אנרי בקרל גילה קרינה מוזרה במלחי אורניום בטעות.התברר כי לוח צילום, הניח בקופסא עם מדגם נפגם.זה הביא את המדינה שיש כוח גבוה חודר של קרינה, שהיה אורניום.רכוש זה נמצא באלמנטים מאוד הכבדים ביותר, השלים את הטבלה המחזורית.הוא קיבל את השם "רדיואקטיביות".

להציג את המאפיינים של רדיואקטיביות

תהליך זה - שינוי ספונטני של איזוטופ באיזוטופ של היסוד עם שחרורו הזמני של חלקיקים יסודיים (אלקטרונים, גרעינים של אטומי הליום) שונה.המרה של אטומים הופיעה ספונטנית, אין צורך בקליטת אנרגיה חיצונית.הכמות העיקרית המאפיינת את התהליך של שחרור אנרגיה במהלך ההתפרקות רדיואקטיבית נקראת פעילות.פעילות

של מדגם רדיואקטיבי היא ההסתברות של מספר תהליכי הדעיכה של המדגם ליחידה זמן.ביחידת SI (מערכת הבינלאומית) של קרל נקרא (בקרל).הפעילות של 1 בקרל אימצה מדגם כזה, שבו ההתפוררות הממוצעת מתרחשת בשנייה אחת.

= λN, בי λ- ריקבון קבוע, N - מספר האטומים הפעילים במדגם.

יש, β, γ-ריקבון α.המשוואות המקבילה נקראות כללי קיזוז: שם

זמןמרווח של

הקריסה של החלקיקים לא ניתן להגדיר עבור אטום המסוים הזה.בשבילו, זה לא "תאונה" מהדפוס.שחרור אנרגיה המאפיין את התהליך, שהוגדר כפעילות של המדגם.

שם לב שהוא משתנה לאורך זמן.למרות שכמה אלמנטים להראות מידה מפתיעה של קביעות של הקרינה, יש חומרים שפעילותם מצטמצמת מספר פעמים בתקופה קצרה יחסית של זמן.המגוון המדהים!האם אפשר למצוא דפוס בתהליכים אלה?

קבע כי יש זמן שבו בדיוק מחצית מהאטומים של הדגימה עוברת ריקבון.מרווח זמן זה נקרא "זמן מחצית חיים".מהי המשמעות של ההקדמה של מושג זה?

מהו זמן מחצית החיים?

נראה כי בפעם שווה לתקופה, בדיוק המחצית מכל האטומים הפעילים של הפסקות המדגם.אבל האם זה אומר שבמהלך שני מחצית החיים של כל האטומים הפעילים להתפרק לחלוטין?בכלל לא.אחרי נקודה מסוימת במדגם היא מחצית מיסודות רדיואקטיביים באותו הסכום של אטומים שנותרו זמן מתפרק אפילו חצי, וכן הלאה.הקרינה נמשכת במשך זמן רב, רב יותר באופן משמעותי ממחצית החיים.אטומים אז פעילים נשמרים במדגם, ללא קשר לקרינה

מחצית החיים - ערך זה תלוי רק במאפיינים של החומר.הערך המוגדר לאיזוטופים רדיואקטיביים ידועים רבים.

טבלה: "ריקבון מחצית החיים של איזוטופים מסוימים» שם

קביעת מחצית החייםניסיוני.במעבדה מחקרי מדידת הפעילות מתבצעים שוב ושוב.מאז דגימות מעבדה של גודל מינימאלי (חוקר אבטחה מעל לכל), הניסוי מתבצעות במרווחי זמן שונים, חוזר על עוצמה פעמים רבות.היא מבוססת על דפוס של שינוי בפעילות של חומרים.

כדי לקבוע את זמן מחצית החיים נמדד פעילות של המדגם במרווחי זמן מסוימים.בהתחשב בכך שהפרמטר שקשור לכמות של אטומים התפרקו, באמצעות חוק דעיכה רדיואקטיבית מחצית החיים נקבע.דוגמא

לקביעת איזוטופ

תן מספר האלמנטים הפעילים באיזוטופ מחקר בזמן נתון היא שווה N, מרווח הזמן שבמהלכו T1 t2- פיקוח, שבו ההתחלה והסוף של התצפית הם די קרובות.תניח שn - מספר אטומים התפרק במרווח זמן נתון, אז n = KN (T1 t2-).

K = 0693 / T½ ביטוי זה - מקדם של מידתיות נקרא קבוע הדעיכה.T½ - מחצית החיים של איזוטופ.

אנחנו לוקחים את מרווח הזמן ליחידה.כך K = n / N מציין את החלק היחסי של גרעיני איזוטופ נוכחי מתפוררים ליחידה זמן.

לדעת את הערך של קבוע הדעיכה, אנו יכולים לקבוע את זמן מחצית החיים והריקבון: T½ = 0693 / ק

זה מרמז כי ליחידת הפסקות זמן הוא לא כמות מסוימת של אטומים פעילים וקבע את חלקם.חוק

של התפרקות רדיואקטיבית (SPP)

מחצית החיים הוא spp הבסיס.הדפוס נגזר פרדריק הסודי וארנסט רתרפורד על בסיס התוצאות של מחקרי ניסויים בשנת 1903.באופן מפתיע, המדידות מרובות שנעשו בכלים שהם רחוקים מלהיות מושלמים במונחים של תחילת המאה העשרים, הובילו לתוצאות מדויקות ותקפים.זה הפך לבסיס של התאוריה של רדיואקטיביות.אנו שואבים סימון מתמטי של חוק התפרקות רדיואקטיבית.

- בוא N0 - מספר האטומים הפעילים בזמן נתון.לאחר ההפסקה של הזמן t יהיה nondecomposed אלמנטי N.

- עד שהשווה למחצית החיים יישאר בדיוק מחצית מהאלמנטים הפעילים: N = N0 / 2.

- לאחר תקופה נוספת של מחצית חיים במדגם היא: N = N0 / 4/22 = N0 אטומים פעילים.

- חלוף זמן שווה למשנהו זמן מחצית חיים, להציל רק מדגם: N = N0 / 8 = N0 / 23.

- עד שכאשר מחצית החיים יתקיימו תקופות n, יישאר במדגם N = N0 / חלקיקים פעילים 2n.בביטוי זה, n = t / T½: היחס של זמן ללמוד את מחצית החיים.

- יש spp ביטויים שונים מעט מתמטיים, יותר נוחים בפתרון בעיות: N = N02-T / T½.סדירות

כדי לקבוע את זמן מחצית החיים, בנוסף למספר האטומים של איזוטופ הפעיל nondecomposed בזמן נתון.לדעת את המספר של אטומים של המדגם בתחילת המחקר, לאחר כמה זמן ניתן לקבוע את חייו של הסמים.

לקבוע את זמן מחצית החיים של נוסחת חוק הדעיכה רדיואקטיבית עוזרים רק אם פרמטרים מסוימים: מספר איזוטופים הפעילים במדגם, זה די קשה ללמוד.תוצאת

של חוק spp

הרשומה הנוסחה האפשרי, באמצעות הרעיון של פעילות ואת המסה של האטומים של התרופה.פעילות

היא פרופורציונלית למספר אטומים רדיואקטיביים: = A0 • 2-t / טבנוסחא זו, A0 - פעילות של המדגם בפעם הראשונה, - פעילות לאחר שניות T, T - זמן מחצית החיים.מסת

של חומר ניתן להשתמש בתבניות: דקות = M0 • 2-T / T

במהלך כל מרווחים שווים של הפסקות זמן לחלוטין אותו היחס של אטומים רדיואקטיביים זמינים בהכנה זו.גבולות

של תחולת חוק חוק

בכל המובנים הוא סטטיסטי, הגדרת תהליכים במיקרוקוסמוס.מובן כי זמן מחצית החיים של יסודות רדיואקטיביים - הערך הסטטיסטי.הטבע הסתברותי של אירועים בגרעין אטום עולה כי ליבה שרירותית יכולה להתפרק בכל רגע.לחזות את האירוע זה בלתי אפשרי, אנו יכולים רק לקבוע את אמינותה בכל פעם.כתוצאה מכך, זמן מחצית החיים לא הגיוניים:

• לאטום בודד;מדגם
• משקל מינימאלי.חיים אטום

קיום

של אטום במצבו המקורי עשוי להימשך שני, ואולי מיליוני שנים.מדבר על החיים של חלקיק נתון הוא גם לא הכרחי.הזן את הסכום, שווה לכל החיים הממוצע של האטומים, אתה יכול לדבר על קיומם של אטומים של השפעות איזוטופ רדיואקטיבי של התפרקות רדיואקטיבית.מחצית החיים של גרעין אטום תלוי באופי של האטום ואינו תלויים במשתנים אחרים.

אפשר לפתור את הבעיה: איך למצוא זמן מחצית חיים, בידיעה החיים הממוצע?

לקבוע נוסחת מחצית החיים הנוגעת לכל החיים הממוצע של האטום והעזרה המתמדת הריקבון, לא פחות.

τ = T1 / 2 / LN2 = T1 / 2 / .693 = 1 / λ.

τ הפוסט הזה - משך החיים הממוצע, λ - קבוע הדעיכה.

שימוש מחצית החיים יישום spp

לקביעת הגיל של הדגימות בודדות נפוץ במחקרים של סוף המאה העשרים.הדיוק של קביעת הגיל של חפצי מאובנים גדל כל כך הרבה שיכול לתת רעיון של הפעם בחיים של לפנה"ס.ניתוח

פחמן רדיואקטיבי של דגימות מאובנות המבוססות על השינוי בפעילות של פחמן -14 (פחמן רדיואקטיבי) קיימים בכל יצורים.הוא נכנס לאורגניזם חי בתהליך של חילוף חומרים ונמצא בו ריכוז מסוים.לאחר מותו של חילוף חומרים עם סביבתו מסתיים.הריכוז של פחמן רדיואקטיבי נופל בשל ריקבון טבעי, הפעילות מופחתת בשיעור.

עם ערכים כגון, זמן מחצית החיים, הנוסחה של חוק דעיכה רדיואקטיבית מסייעת לקבוע את הזמן של סיום חיים של האורגניזם.מחקרי רדיואקטיביות שינוי רדיואקטיבי

שרשרות

נערכו במעבדה.היכולת המדהימה של יסודות רדיואקטיביים תישאר פעילה במשך שעות, ימים או אפילו שנים לא יכול לבוא כהפתעה לפיסיקאים של תחילת המאה העשרים.מחקרים, למשל, תוריום מלווה בתוצאה בלתי צפויה: בבקבוקון אטום של פעילותו היה משמעותי.בניחוח הקל שלו נפל.המסקנה הייתה פשוטה: המרה של תוריום מלווה בשחרורו של ראדון (גז).כל האלמנטים בתהליך של רדיואקטיביות יהפכו לעניין אחר לחלוטין ותכונות פיסיקליות וכימיות שונות.מתחם זה, בתורו, הוא גם לא יציב.כיום ידוע שלוש שורות של תמורות דומות.

הידע של השינויים הללו הם מאוד חשובים בקביעת הזמן של אזורי נגישות המזוהמים בתהליך של מחקר אטומי וגרעיני, או אסונות.מחצית החיים של פלוטוניום - תלויים באיזוטופים שלה - בטווח של 86 (238 פו) 80 מ'שנים (244 פו).הריכוז של כל איזוטופ נותן אינדיקציה של אזור טיהור תקופה.

היקר ביותר מתכת

ידוע כי בימינו יש הרבה יותר יקרה מאשר מתכת זהב, כסף ופלטינה.אלה כוללים את הפלוטוניום.מעניין לציין, בטבע נוצר באבולוציה של פלוטוניום לא נמצא.רוב האלמנטים שהתקבלו במעבדה.מבצע של פלוטוניום-239 בכורים גרעיניים אפשר לו להפוך לפופולרי מאוד בימים אלה.קבלת מספיקה לשימוש במספר הכורים של איזוטופ עושה את זה לא יסולא בפז כמעט.

פלוטוניום-239 מתקבלות בvivo כתוצאה מתגובות שרשרת של אורניום 239, נפטוניום-239 (מחצית חיים - 56 שעות).שרשרת דומה מאפשרת לך לצבור פלוטוניום בכורים גרעיניים.שיעור ההתרחשות של המספר הנדרש עולה על מיליארדים הטבעיים של פעמים.

יישום באנרגית

יכול לדבר הרבה על החסרונות של כוח גרעיני ו" המוזרות "של האנושות, אשר עושה שימוש כמעט בכל פתיחה להשמדת מינם.הגילוי של פלוטוניום-239, אשר מסוגל להשתתף בתגובת שרשרת גרעינית, מותר להשתמש בו כמקור אנרגיה בדרכי שלום.אורניום 235 הוא אנלוגי של פלוטוניום נמצא בכדור הארץ הנדיר ביותר, בחר אותו מעפרות האורניום הוא הרבה יותר קשה מאשר מקבל פלוטוניום.ניתוח רדיו-איזוטופי

גיל כדור הארץ

של איזוטופים של יסודות רדיואקטיביים נותן תמונה מדויקת יותר של הפעם בחיים של מדגם.תמורות שרשרת שימוש

"אורניום - תוריום" כלול בקרום כדור הארץ, מאפשרת לקבוע את הגיל של כוכב הלכת שלנו.אחוז של רכיבים אלה בממוצע בכל הקרום בבסיס שיטה זו.על פי הנתונים האחרונים, גיל כדור הארץ הוא בן 4.6 מיליארדים שנים.