historie studiet av radioaktivitet begynte 1. mars 1896 da den berømte franske vitenskapsmannen Henri Becquerel tilfeldigvis oppdaget en merkelig stråling i uran salter.Det viste seg at en fotografisk plate, plassert i en boks med en prøve ødelagt.Dette førte landet har en høy inntrengningsevne av stråling, som hadde uran.Denne eiendommen er funnet på de aller tyngste elementene, fullfører det periodiske system.Han fikk navnet "radioaktivitet".
presentere egenskapene av radioaktivitet
Denne prosessen - spontan transformasjon av isotopen i en annen isotop av grunnstoffet med samtidig frigjøring av elementærpartikler (elektroner, kjerner av heliumatomer).Konverteringen av atomer dukket spontan, krever ingen ekstern energiopptak.Den største mengde som karakteriserer prosessen med frigjøring energi under radioaktiv nedbrytning, kalles aktivitet.
aktivitet av en radioaktiv prøve er sannsynligheten for antallet henfall i prøven per tidsenhet.I SI (International System) enhet av den kalles becquerel (Bq).Aktiviteten av en Bq vedtatt en slik prøve, hvor den gjennomsnittlige oppløsningen forekommer i en andre.
A = λN, hvor λ- forfalle konstant, N - antall aktive atomer i prøven.
Det er α, β, γ-nedbrytning.De tilsvarende ligninger kalles offset regler:
| navn | Hva skjer | reaksjonsligning |
| α råte | transformasjon av atomkjernen Xkjernen Y med en utgivelse av atomkjernen av helium | Zah → Z-2YA-4 + 2He4 |
| β - råte | transformasjon av atomkjernen X kernel Y med en utgivelse av et elektron | Zah → Z + + 1YA -1eA |
| γ - forfallet | ikke ledsaget av endringer i kjernen, den energien som frigjøres i form av en elektromagnetisk bølge | ZHA ZXA → + γ |
Tidintervall av radioaktivitet
sammenbruddet av partiklene kan ikke angis for denne atom.For ham er det heller en "ulykke" enn mønsteret.Frigjøring av energi som karakteriserer prosessen, definert som aktiviteten av prøven.
lagt merke til at det endrer seg over tid.Selv om enkelte elementer viser en overraskende grad av konstant stråling, er stoffer hvis aktivitet er redusert flere ganger i en relativt kort tidsperiode.Den utrolig variasjon!Er det mulig å finne et mønster i disse prosessene?
fastslått at det er en tid i løpet av hvilken nøyaktig halvparten av atomene i prøven gjennomgår nedbrytning.Dette tidsintervallet kalles "halveringstid".Hva er meningen med innføringen av dette konseptet?
Hva er halveringstiden?
Det ser ut til at det for tiden lik perioden, nøyaktig halvparten av alle aktive atomer av prøve pauser.Men betyr dette at i løpet av de to halveringstider på alle aktive atomer helt i oppløsning?Ikke i det hele tatt.Etter et visst punkt i prøven er halvparten av de radioaktive elementer ved den samme mengde av tid gjenværende atomer spaltes selv halvparten, og så videre.Strålingen vedvarer i lang tid, betydelig større enn halveringstiden.Så aktive atomer holdes tilbake i prøven, uavhengig av strålingen
halveringstid - en verdi som bare er avhengig av egenskapene til forbindelsen.Verdien er definert for mange kjente radioaktive isotoper.
Tabell: "Halveringstiden nedbrytning av visse isotoper»
| navn | betegnelse | Vis råte | halveringstid |
| Radium |
88Ra219 | alpha | 0,001 sekunder |
| Magnesium | 12Mg27 | beta | 10 minutter |
| Radon | 86Rn222 |
alpha | 3,8 dager |
| Cobalt | 27Co60 | beta, gamma | 5,3 år |
| Radium | 88Ra226 | alfa, gamma | 1620 år |
| Uranus | 92U238 | alfa, gamma | 4,5 Ga |
Bestemme halveringstideksperimentelle.I laboratoriestudier som måler aktiviteten utføres gjentatte ganger.Da laboratorieprøver av minimumsstørrelse (sikkerhet forsker fremfor alt), ble forsøket utført med ulike intervaller, gjentatt mange ganger.Den er basert på et mønster av endring av aktiviteten av stoffer.
For å bestemme halveringstiden måles aktiviteten av prøven ved bestemte tidsintervaller.Gitt at parameteren relatert til mengden av desintegrerte atomer, ved hjelp av lov av radioaktiv nedbrytning halveringstiden bestemmes.
eksempel for bestemmelse av isotop
La antallet aktive elementer som studeres isotop på et gitt tidspunkt er lik N, tidsintervallet under hvilket overvåkes T2- t1, hvor begynnelsen og slutten av observasjons er ganske nær.Anta at n - antall atomer disintegrerte i et gitt tidsintervall, og deretter n = KN (T2- t1).
Dette uttrykket K = 0693 / t ½ - koeffisienten proporsjonalitets kalles desintegrasjonskonstanten.T½ - halveringstiden av isotopen.
Vi tar tidsintervallet for enheten.Dermed K = n / N indikerer brøkdel av isotopen kjerner stede disintegrating per tidsenhet.
vite verdien av forfallet konstant, kan vi bestemme halveringstid og forfall: t½ = 0693 / K.
Dette innebærer at pr tidsenhet pauser er ikke en viss mengde aktive atomer og bestemt sin del.
lov av radioaktiv nedbrytning (spp)
Halveringstiden er grunnlaget spp.Mønsteret avledet Frederick Soddy og Ernest Rutherford på grunnlag av resultatene fra eksperimentelle studier i 1903.Overraskende, flere målinger gjort med instrumenter som er langt fra perfekt i forhold til begynnelsen av det tjuende århundre, førte til en nøyaktig og gyldige resultater.Det ble ut fra teorien om radioaktivitet.Vi utlede matematisk notasjon av loven om radioaktiv nedbrytning.
- La N0 - antall aktive atomer i en gitt tid.Etter at tidsintervallet t vil nondecomposed N elementer.
- Etter den tid er lik halveringstiden være nøyaktig halvparten av de aktive elementer: N = N0 / 2.
- Etter en periode med halveringstid i utvalget er: N = N0 / N0 = 4/22 aktive atomer.
- tidens gang lik en annen halveringstid, bare lagre prøven: N = N0 / 8 = N0 / 23.
- Etter den tid da halveringstiden vil bli holdt n perioder, vil forbli i prøven N = N0 / 2n aktive partikler.I dette uttrykket n = t / t½: til forholdet mellom tiden studerer halveringstid.
- spp har en litt annen matematiske uttrykk, mer praktisk i å løse problemer: N = N02-t / t ½.
regularitet for å bestemme halveringstiden i tillegg til antall atomer av aktiv isotop nondecomposed på et gitt tidspunkt.Å vite antallet atomer av prøven ved start, etter noen tid er det mulig å bestemme levetiden av stoffet.
bestemme halveringstiden for radioaktiv nedbrytning lov formel bidrar bare hvis visse parametre: antall aktive isotoper i prøven, er det ganske vanskelig å lære.
konsekvens av loven
Record formel spp mulig, ved hjelp av konseptet med aktiviteten og massen av atomene av stoffet.
aktivitet er proporsjonal med antallet av radioaktive atomer: A = A0 • 2-t / T.I denne formel A0 - aktiviteten av prøven ved den første tiden, A - aktivitet etter t sekunder, T - halveringstiden.
masse av et stoff kan brukes i mønstre: m = m0 • 2-t / T
under noen like intervaller av tid pausene helt den samme andelen av de radioaktive atomene som er tilgjengelige i dette preparatet.
grensene for anvendelsen av loven
lov på alle måter er en statistisk, definere prosesser i mikrokosmos.Det skal forstås at halveringstiden av radioaktive elementer - den statistiske verdien.Den probabilistiske natur hendelser i atomkjerner antyder at vilkårlig kernel kan falle fra hverandre når som helst.Forutsi tilfelle det er umulig, kan vi bare fastslå sin troverdighet om gangen.Som et resultat, ikke halveringstiden ikke mening:
- for et enkelt atom;
- prøve minimal vekt.
Livstids atom
eksistensen av atom i sin opprinnelige tilstand kan vare i et sekund, og kanskje millioner av år.Snakker om levetiden for en gitt partikkel er heller ikke nødvendig.Tast inn beløpet, tilsvarende den gjennomsnittlige levetiden av atomene, kan du snakke om eksistensen av atomer av en radioaktiv isotop effekter av radioaktiv nedbrytning.Halveringstiden av kjernen av et atom avhenger av arten av det atom, og er ikke avhengig av andre variabler.
det mulig å løse problemet: hvordan å finne en halveringstid, vel vitende om gjennomsnittlig levetid?
bestemme halveringstiden formel om den gjennomsnittlige levetid for atomet og desintegrasjonskonstanten hjelp, ikke mindre.
τ = T1 / 2 / ln2 = T1 / 2 / 0.693 = 1 / λ.
Dette innlegget τ - gjennomsnittlig levetid, λ - desintegrasjonskonstanten.
Bruke halveringstid
spp Application for å bestemme alderen på de enkelte prøvene er utbredt i studier av slutten tjuende århundre.Nøyaktigheten til å bestemme alderen på fossiler gjenstander har økt så mye som kan gi et inntrykk av levetiden av årtusenet BC.
radioaktivt analyse av fossilt prøver basert på endringen i aktiviteten av karbon-14 (radioaktivt) som er tilstede i alle organismer.Han får i en levende organisme i prosessen med metabolismen og som finnes i det en viss konsentrasjon.Etter døden av stoffskiftet med miljøet er avsluttet.Konsentrasjonen av radioaktivt karbon faller på grunn av naturlige nedbrytning, blir aktiviteten reduseres proporsjonalt.
Med slike verdier, halveringstiden, formelen av loven om radioaktiv nedbrytning med på å bestemme tidspunktet for avslutningen av livet av organismen.
Kjeder radioaktivt transformasjon
radioaktivitets studiene ble gjennomført i laboratoriet.Den utrolige evne til radioaktive elementer forblir aktive i timer, dager eller år kunne ikke komme som en overraskelse for fysikere i begynnelsen av det tjuende århundre.Studies, for eksempel, thorium ledsaget av et uventet resultat: i en forseglet ampulle med sitt aktiviteten var signifikant.Ved den minste snev av den falt.Konklusjonen var enkel: konvertering av thorium ledsaget av utgivelsen av radon (gass).Alle elementer i prosessen av radioaktivitet slå inn i en helt annen sak og forskjellige fysiske og kjemiske egenskaper.Denne forbindelsen, i sin tur, er også ustabil.Det er nå kjent tre rader av lignende transformasjoner.
Kunnskap om disse omdannelser er ekstremt viktig for å bestemme tidspunktet for utilgjengelighet forurensede områder i prosessen med atom og atomforskning, eller katastrofer.Halveringstiden for plutonium - avhengig av dens isotoper - i størrelsesorden fra 86 (238 Pu) til 80 millioner år (244 PU).Konsentrasjonen av hver isotop gir en indikasjon av perioden dekontaminering området.
dyreste metall
kjent at i dag er det mye dyrere metall enn gull, sølv og platina.Disse inkluderer plutonium.Interessant, i naturen skapt i utviklingen av plutonium ikke er funnet.De fleste av de elementer fremstilt i laboratoriet.Drift av plutonium-239 i atomreaktorer har det mulig for ham å bli svært populært i disse dager.Å skaffe tilstrekkelig for bruk i en rekke av reaktorer av isotopen som gjør det praktisk talt uvurderlig.
Plutonium-239 oppnås in vivo som følge av kjedereaksjoner av uran-239, neptunium-239 (halveringstid - 56 timer).En lignende kjede lar deg samle plutonium i atomreaktorer.Frekvensen av forekomsten av det nødvendige antall overskrider den naturlige milliarder ganger.
Application in Energy
kan snakke mye om svakhetene ved atomkraft og "strangeness" av menneskeheten, som bruker nesten noen åpning for ødeleggelse av sin egen art.Oppdagelsen av plutonium-239, som er i stand til å delta i en kjernefysisk kjedereaksjon, lov til å bruke det som en kilde til fredelig energi.Uran-235 er en analog av plutonium funnet på jorda ekstremt sjelden, velger du den fra uranmalm er mye vanskeligere enn å få plutonium.
Age Earth
radioisotop analyse av isotoper av radioaktive stoffer gir et mer nøyaktig bilde av levetiden for et utvalg.
bruk kjedetransformasjoner "uran - thorium" som finnes i jordskorpen, gjør det mulig å bestemme alderen på planeten vår.Prosentandelen av disse elementene i gjennomsnitt over hele skorpen ligger bak denne metoden.Ifølge de nyeste dataene, er alderen på Jorden 4,6 milliarder år gammel.
