geschiedenis van de studie van de radioactiviteit begon op 1 maart 1896, toen de beroemde Franse wetenschapper Henri Becquerel per ongeluk ontdekte een vreemde straling in uranium zouten.Het bleek dat een fotografische plaat, geplaatst in een doos met een monster ontsierd.Dit bracht het land met een hoge doordringende kracht van de straling, die uranium had.Deze accommodatie is te vinden op de zeer zwaarste elementen, het invullen van het periodiek systeem.Hij kreeg de naam "radioactiviteit".
introduceren kenmerken van radioactiviteit
Dit proces - spontane transformatie van de isotoop in een andere isotoop van het element met de gelijktijdige afgifte van elementaire deeltjes (elektronen, kernen van helium atomen).De omzetting van atomen verscheen spontane, waarvoor geen externe energie-absorptie.De belangrijkste hoeveelheid karakteriseren het proces van energie vrijkomen tijdens het radioactief verval heet activiteit.
activiteit van een radioactief monster de waarschijnlijkheid van het aantal verval van de steekproef per tijdseenheid.In het SI (International System) eenheid van de zogenaamde becquerel (Bq).De activiteit van 1 Bq dergelijk monster, waarbij de gemiddelde desintegratie voorkomt in een seconde genomen.
A = λN, waarbij λ- vervalconstante, N - het aantal actieve atomen in het monster.
zijn α, β, γ-verval.De bijbehorende vergelijkingen heten gecompenseerd regels:
| naam | Wat gebeurt | reactievergelijking |
| α verval | transformatie van de atoomkern Xde kernel Y met een release van de atoomkern van helium | ZAH → Z-2YA-4 + 2He4 |
| β - verval | transformatie van de atoomkern X kernel Y met een release van een elektron | ZAH → Z + + 1YA -1eA |
| γ - verval | niet gepaard met veranderingen in de kern, de energie die vrijkomt in de vorm van een elektromagnetische golf | ZHA ZXA → + γ |
Tijdinterval van radioactiviteit
de ineenstorting van de deeltjes kan niet worden ingesteld voor deze specifieke atoom.Voor hem, het is eerder een "ongeluk" dan de patroon.Het vrijkomen van energie die de werkwijze kenmerkt, gedefinieerd als de activiteit van het monster.
gemerkt dat het verandert in de tijd.Hoewel sommige elementen blijkt een verrassende mate van constantheid van de straling, zijn stoffen waarvan de activiteit wordt meerdere malen gereduceerd in een relatief korte tijdsperiode.De verbazingwekkende verscheidenheid!Is het mogelijk om een patroon in deze processen vinden?
vastgesteld dat er een tijd waarin precies de helft van de atomen van het monster ondergaan verval.Dit tijdsinterval is "half-life" genoemd.Wat is de betekenis van de invoering van dit concept?
Wat is de halfwaardetijd?
Het lijkt erop dat de tijd gelijk aan de periode precies de helft van alle actieve atomen van het monster breekt.Maar betekent dit dat tijdens de twee halve leven van alle actieve atomen volledig uiteenvallen?Helemaal niet.Na een bepaald punt in het monster is de helft van de radioactieve elementen met dezelfde hoeveelheid resterende atomen ontleedt zelfs de helft, enzovoort.De straling blijft lange tijd, aanzienlijk groter dan de halfwaardetijd.Zo actief atomen blijven in de steekproef, ongeacht de straling
halfwaardetijd - een waarde die alleen afhangt van de eigenschappen van de stof.De waarde gedefinieerd voor vele bekende radioactieve isotopen.
Tabel: "De halfwaardetijd verval van bepaalde isotopen»
| naam | aanwijzing | Bekijk verval | halfwaardetijd |
| Radium |
88Ra219 | alpha | 0.001 seconden |
| Magnesium | 12Mg27 | beta | 10 minuten |
| Radon | 86Rn222 |
alpha | 3,8 dagen |
| Cobalt | 27Co60 | bèta, gamma | 5,3 jaar |
| Radium | 88Ra226 | alpha, gamma | 1620 jaar |
| Uranus | 92U238 | alpha, gamma | 4,5 Ga |
bepalen van de halfwaardetijdexperimenteel.In het laboratorium studies meten van de activiteit wordt herhaaldelijk uitgevoerd.Sinds laboratorium monsters van minimale grootte (security-onderzoeker vooral), het experiment is uitgevoerd met verschillende tijdstippen uitgevoerd, vele malen herhaald.Het is gebaseerd op een patroon van verandering van activiteit van stoffen.
Om de halfwaardetijd te bepalen wordt gemeten activiteit van het monster op specifieke tijdsintervallen.Aangezien de parameter gerelateerd aan de hoeveelheid gedesintegreerde atomen, met de wet van radioactief verval halfwaardetijd wordt bepaald.
voorbeeld voor het bepalen isotoop
Laat het aantal actieve elementen in studie isotopen op enig moment gelijk aan N, het tijdsinterval waarin de bewaakte T2 t1, waarbij het begin en einde van de observatieperiode vrij dicht.Veronderstel dat n - aantal atomen uiteengevallen in een bepaald tijdsinterval, dan n = KN (T2-T1).
Deze uitdrukking K = 0693 / T½ - de coëfficiënt van evenredigheid heet het verval constant.T½ - de halfwaardetijd van het isotoop.
We nemen de tijd interval voor de eenheid.Derhalve K = n / N geeft de fractie van isotoop kernen onderhavige desintegrerende per tijdseenheid.T½ = 0693 / K.:
kennen van de waarde van het verval constante, kunnen we de halfwaardetijd en verval te bepalen
Dit betekent dat per tijdseenheid eindes niet een bepaalde hoeveelheid actieve atomen en hun aandeel bepaald.
wet van radioactief verval (spp)
De halfwaardetijd is de basis spp.Het patroon afgeleide Frederick Soddy en Ernest Rutherford op basis van de resultaten van experimentele studies in 1903.Verrassenderwijs de meerdere metingen gedaan door instrumenten die niet perfect zijn wat betreft de vroege twintigste eeuw tot een nauwkeurige en betrouwbare resultaten.Het werd de basis van de theorie van radioactiviteit.We ontlenen wiskundige notatie van de wet van radioactief verval.
- Laat N0 - aantal actieve atomen in een bepaalde tijd.Na het tijdsinterval t zal N elementen nondecomposed.
- Tegen de tijd gelijk aan de halfwaardetijd blijft precies de helft van de actieve elementen: N = N0 / 2.
- Na een periode van een half-leven in de steekproef zijn: N = N0 / N0 = 4/22 actief atomen.
- het verstrijken van de tijd die gelijk is aan een half-life, te redden van het monster: N = N0 / 8 = N0 / 23.
- Tegen de tijd dat de halfwaardetijd wordt gehouden perioden n in het monster N = N0 / 2n actieve deeltjes blijft.In deze uitdrukking, n = t / T ½: ratio van de tijd tot de halfwaardetijd bestuderen.
- spp heeft een iets andere wiskundige uitdrukkingen, handiger in het oplossen van problemen: N = N02-t / T½.
regelmaat de halfwaardetijd vast naast het aantal atomen actieve isotoop nondecomposed op een bepaald moment.Het kennen van het aantal atomen van het monster bij aanvang, na enige tijd is het mogelijk om de levensduur van het geneesmiddel te bepalen.
bepalen de halfwaardetijd van radioactief verval wet formule helpt alleen als bepaalde parameters: het aantal actieve isotopen in de steekproef, is het heel moeilijk om te leren.
gevolg van de wet
Neem formule spp mogelijk gebruik van het concept van de activiteit en de massa van de atomen van het geneesmiddel.
activiteit evenredig met het aantal radioactieve atomen: A = A0 • 2-t / T.In deze formule A0 - activiteit van het monster op het aanvangsmoment, A - activiteit na t seconden, T - de halfwaardetijd.
massa van een stof kan worden gebruikt in patronen: m = m0 • 2-t / T
tijdens een gelijke tijdsintervallen onderbrekingen volledig hetzelfde aandeel van de radioactieve atomen in dit preparaat.
grenzen van de toepasbaarheid van de wet
wet in alle opzichten is een statistische, het definiëren van processen in de microkosmos.Het is duidelijk dat de halfwaardetijd van radioactieve elementen - de statistische waarde.De probabilistische aard van de gebeurtenissen in atoomkernen suggereert dat willekeurige kernel elkaar op elk moment kan vallen.Voorspel indien het onmogelijk is, kunnen we alleen de geloofwaardigheid vast tegelijk.Hierdoor werkt de halfwaardetijd onzinnig:
- een enkel atoom;
- monster minimaal gewicht.
Lifetime atoom
bestaan van het atoom in de oorspronkelijke staat kan duren voor een tweede, en misschien wel miljoenen jaren.Over de levensduur van een bepaald deeltje is niet noodzakelijk.Voer het bedrag, dat gelijk is aan de gemiddelde levensduur van de atomen, kun je praten over het bestaan van atomen van een radioactieve isotoop effecten van radioactief verval.De halfwaardetijd van de kern van een atoom afhankelijk van de aard van het atoom en is niet afhankelijk van andere variabelen.
het mogelijk om het probleem op te lossen: hoe je een half leven te vinden, wetende dat de gemiddelde levensduur?
bepalen de halfwaardetijd formule betreffende de gemiddelde levensduur van het atoom en het verval constante hulp, niet minder.
τ = T1 / 2 / ln2 = T1 / 2 / 0,693 = 1 / λ.
Deze ingang τ - de gemiddelde levensduur, λ - het verval constant.
behulp halfwaardetijd
spp Aanvraag voor het bepalen van de leeftijd van de individuele monsters is wijdverspreid in studies van de late twintigste eeuw.De nauwkeurigheid van het bepalen van de leeftijd van fossielen artefacten heeft zo veel dat een idee van de levensduur van het millennium voor Christus kan geven verhoogd.
Radiokoolstofdatering analyse van fossiele specimens gebaseerd op de verandering in de activiteit van koolstof-14 (radiocarbon) aanwezig in alle organismen.Hij in een levend organisme in het proces van het metabolisme en vond daarin een bepaalde concentratie.Na de dood van het metabolisme met de omgeving is afgesloten.De concentratie van radioactieve koolstof daalt als gevolg van natuurlijk verval, de activiteit evenredig verminderd.
Met deze waarden, de halfwaardetijd, de formule van de wet van radioactief verval helpt tijde van de levensbeëindiging van het organisme bepalen.
Chains radioactieve transformatie
radioactiviteit studies werden uitgevoerd in het laboratorium.De geweldige mogelijkheid van radioactieve elementen blijven actief voor uren, dagen of zelfs jaren kon niet komen als een verrassing voor natuurkundigen van de vroege twintigste eeuw.Studies, bijvoorbeeld thorium vergezeld van een onverwacht resultaat: in een afgesloten buisje van zijn activiteit aanzienlijk.Bij de geringste vleugje viel.De conclusie was simpel: de conversie van thorium gepaard met het vrijkomen van radon (gas).Alle elementen in het proces van radioactiviteit te zetten in een geheel andere materie en andere fysische en chemische eigenschappen.Deze verbinding zijn beurt ook instabiel.Het is nu bekend drie rijen soortgelijke transformaties.
Kennis van deze transformaties zijn uiterst belangrijk bij het bepalen van de tijd van ontoegankelijkheid verontreinigde gebieden in het proces van atomaire en nucleaire onderzoek of rampen.De halfwaardetijd van plutonium - afhankelijk van de isotopen - in het bereik van 86 (238 Pu) tot 80 miljoen jaar (244 Pu).De concentratie van elke isotoop geeft een indicatie van de periode decontaminatie gebied.
duurste metaal
bekend dat er tegenwoordig veel duurder metalen dan goud, zilver en platina.Deze omvatten het plutonium.Interessant is dat in de natuur gecreëerd in de evolutie van het plutonium niet gevonden.Het merendeel van de in het laboratorium verkregen elementen.Werking van plutonium-239 in kernreactoren heeft hem in staat om zeer populair geworden deze dagen.Verkrijgen van voldoende voor gebruik in een aantal reactoren van de isotoop maakt het vrijwel onmisbaar.
plutonium-239 wordt verkregen in vivo als gevolg van een kettingreactie van uranium-239, neptunium-239 (halfwaardetijd - 56 uur).Een soortgelijke keten kunt u plutonium ophopen in kernreactoren.De mate van optreden van het vereiste aantal het natuurlijke miljarden malen.
Toepassing in Energy
kan veel vertellen over de tekortkomingen van kernenergie en de "vreemdheid" van de mensheid, die bijna elke opening voor de vernietiging van hun eigen soort gebruikt.De ontdekking van plutonium-239, die kan deelnemen aan een nucleaire kettingreactie, mag gebruiken als bron van energie rustig.Uranium-235 is een analoog van het plutonium op aarde gevonden uiterst zeldzaam, selecteert u deze in de uraniumerts is veel moeilijker dan het krijgen van het plutonium.
Leeftijd Earth
radio-isotopen analyse van de isotopen van radioactieve elementen geeft een nauwkeuriger beeld van de levensduur van een monster.
gebruik chain transformaties "uranium - thorium" in de aardkorst, maakt het mogelijk om de leeftijd van onze planeet bepalen.Het percentage van deze elementen in matige hele korst grondslag methode.Volgens de laatste gegevens, de leeftijd van de Aarde is 4,6 miljard jaar oud.
