historia av studien av radioaktivitet började den 1 mars 1896, då den berömde franske vetenskapsmannen Henri Becquerel upptäckte av misstag en underlig strålning i salt uran.Det visade sig att en fotografisk plåt, placeras i en låda med ett prov fördärvas.Detta förde landet har en hög genomslagskraft av strålning, som hade uran.Den här fastigheten finns på de allra tyngsta delarna, slutföra det periodiska systemet.Han fick namnet "radioaktivitet".
införa egenskaper radioaktivitet
Denna process - spontan omvandling av isotopen i en annan isotop av grundämnet med samtidig frisättning av elementarpartiklar (elektroner, kärnor av heliumatomer).Omvandlingen av atomer verkade spontana och kräver ingen extern energiabsorption.Huvud kvantitet kännetecknar processen för frigörelse av energi vid radioaktivt sönderfall kallas aktivitet.
aktiviteten av ett radioaktivt prov är sannolikheten för antalet sönderfall av provet per tidsenhet.I SI (International System) enhet dess kallas becquerel (Bq).Aktiviteten hos en Bq antog ett sådant prov, där den genomsnittliga sönderfall sker i en sekund.
A = λN, där λ- förfall konstant, N - antalet aktiva atomer i provet.
Det finns α, β, γ-sönderfall.Motsvarande ekvationer kallas offset regler:
| namn | Vad händer | reaktionsekvation |
| α förfall | omvandling av atomkärnan Xkärnan Y med en frisättning av atomkärnan av helium | ZAH → Z-2YA-4 + 2He4 |
| β - sönderfall | omvandling av atomkärnan X kärna Y med en frisättning av en elektron | ZAH → Z + + 1YA -1eA |
| γ - sönderfall | inte åtföljs av förändringar i cellkärnan, den energi som frigörs i form av en elektromagnetisk våg | ZHA ZXA → + γ |
Tidintervall av radioaktivitet
kollapsen av partiklarna kan inte ställas in för just denna atom.För honom är det snarare en "olycka" än mönstret.Frisättningen av energi som kännetecknar processen, definierad som aktiviteten hos provet.
märkte att det förändras över tiden.Även om vissa faktorer visar en överraskande grad av konstans hos strålningen, finns det ämnen vars aktivitet minskas flera gånger under en relativt kort tidsperiod.Den fantastiska sort!Är det möjligt att hitta ett mönster i dessa processer?
konstaterat att det finns en tid under vilken exakt hälften av atomerna i provet genomgår förfall.Detta tidsintervall kallas "halv-liv".Vad är meningen med att införa detta koncept?
Vad är halveringstiden?
Det verkar som för den tid som motsvarar den tid, exakt hälften av alla aktiva atomerna i provet går sönder.Men betyder det att under de två halveringstider för alla aktiva atomer helt upplösas?Inte alls.Efter en viss punkt i provet är hälften av de radioaktiva element med samma tid som återstår atomer sönderfaller ens hälften, och så vidare.Strålningen kvarstår under lång tid, betydligt större än halv-liv.Så aktiva atomer kvar i urvalet, oavsett strålningen
halveringstid - ett värde som endast beror på egenskaper hos ämnet.Värdet definieras för många välkända radioaktiva isotoper.
Tabell: "Halveringstiden sönderfall av vissa isotoper»
| namn | beteckningen | View förfall | halveringstid |
| Radium |
88Ra219 | alfa | 0,001 sekunder |
| Magnesium | 12Mg27 | beta | 10 minuter |
| Radon | 86Rn222 |
alfa | 3,8 dagar |
| Kobolt | 27Co60 | beta-, gamma- | 5,3 år |
| Radium | 88Ra226 | alfa, gamma | 1620 år |
| Uranus | 92U238 | alfa, gamma | 4,5 Ga |
Fastställande halveringstidenExperimentellt.I laboratoriestudier som mäter verksamheten bedrivs vid upprepade tillfällen.Eftersom laboratorieprover på minimistorlek (säkerhetsforskare framför allt) är experimentet genomförs med olika intervall, upprepas många gånger.Den är baserad på ett mönster av förändring av aktiviteten av ämnen.
För att bestämma halveringstiden mäts aktiviteten av provet vid specifika tidsintervall.Med tanke på att parameter relaterad till mängden upplösta atomer, med hjälp av lagen om radioaktivt sönderfall halveringstid bestäms.
exempel för bestämning isotop
Låt antalet aktiva element som studeras isotop vid en given tidpunkt är lika med N, det tidsintervall under vilket den övervakade T2- t1, där början och slutet av observations är ganska nära.Antag att n - antalet atomer upplöstes i ett givet tidsintervall, då n = KN (T2- t1).
Detta uttryck K = 0693 / T½ - koefficienten proportionalitets kallas sönderfallskonstanten.T½ - halveringstiden av isotopen.
Vi tar tidsintervallet för enheten.Sålunda K = n / N indikerar fraktionen av isotop kärnor föreliggande desintegrerande per tidsenhet.
veta värdet av sönderfallskonstanten, kan vi bestämma halveringstiden och förfall: T½ = 0693 / K.
Detta innebär att per tidsenhet raster är inte en viss mängd aktiva atomer och bestämde sin andel.
Lagen om radioaktivt sönderfall (spp)
Halveringstiden är grunden spp.Mönstret härlett Frederick Soddy och Ernest Rutherford på grundval av resultaten av experimentella studier i 1903.Överraskande, flera mätningar gjorda med instrument som är långt ifrån perfekt i början av nittonhundratalet, har lett till en noggrann och giltiga resultat.Det blev grunden för teorin om radioaktivitet.Vi härleda matematisk notation av lagen om radioaktivt sönderfall.
- låt N0 - antalet aktiva atomer i en given tidpunkt.Efter tidsintervallet t kommer nondecomposed N element.
- Vid tiden lika med halveringstiden förbli exakt hälften av de aktiva elementen: N = N0 / 2.
- Efter ytterligare en period av halveringstid i provet är: N = N0 / N0 = 4/22 aktiva atomer.
- tidens gång är lika med en annan halveringstid, sparar endast provet: N = N0 / 8 = N0 / 23.
- Vid den tidpunkt då halveringstiden kommer att hållas n perioder, kommer att finnas kvar i provet N = N0 / 2n aktiva partiklar.I detta uttryck, n = t / T½: förhållandet mellan tiden studera halveringstid.
- SPP har en något annorlunda matematiska uttryck, mer bekväma i att lösa problem: N = N02-t / T½.
korrekthet för att bestämma halveringstiden förutom antalet atomer av aktiv isotop nondecomposed vid en given tidpunkt.Att känna till antalet atomer av provet vid baslinjen, är det efter en tid möjligt att bestämma livstiden för läkemedlet.
bestämma halveringstiden för radioaktivt sönderfall lag formel hjälper bara om vissa parametrar: antalet aktiva isotoper i provet, är det ganska svårt att lära sig.
följd av lagen
Record formel spp möjligt, med hjälp av begreppet verksamhet och massan av atomerna av läkemedlet.
aktivitet är proportionell mot antalet radioaktiva atomer: A = A0 • 2-t / TI denna formel, A0 - aktiviteten hos provet vid den första tiden, A - aktivitet efter t sekunder T - halveringstiden.
massa av ett ämne kan användas i mönster: m = m0 • 2-t / T
under alla lika tidsintervall bryter helt samma andel av de radioaktiva atomerna finns i denna beredning.
gränserna för tillämpligheten av lagen
lag i alla avseenden är en statistisk, definiera processer i mikrokosmos.Det är underförstått att halveringstiden för radioaktiva grundämnen - Det statistiska värdet.Den probabilistiska natur av händelser i atomkärnor tyder på att godtyckligt kärnan kan falla sönder när som helst.Förutspå fall det är omöjligt, kan vi bara bestämma sin trovärdighet åt gången.Som ett resultat, inte halveringstiden inte vettigt:
- för en enda atom;
- prov minimal vikt.
Livstids atom
förekomsten av atomen i sitt ursprungliga skick kan pågå under en sekund, och kanske miljontals år.Talar om livstiden för en given partikel är inte heller nödvändigt.Ange beloppet, vilket motsvarar den genomsnittliga livslängden för atomerna, kan du tala om att det finns atomer av en radioaktiv isotop effekter av radioaktivt sönderfall.Halveringstiden av en atomkärna beror på naturen av atomen och är inte beroende av andra variabler.
det möjligt att lösa problemet: hur man hittar en halveringstid vet den genomsnittliga livslängden?
bestämma halveringstiden formel avseende den genomsnittliga livslängden för atomen och förfall ständig hjälp, inte mindre.
τ = T1 / 2 / ln2 = T1 / 2 / 0,693 = 1 / λ.
Detta inlägg τ - den genomsnittliga livslängden, λ - sönderfallskonstanten.
Använda halveringstid
spp Ansökan om att bestämma åldern på de enskilda proven är utbredd i studier av det sena nittonhundratalet.Noggrannheten att bestämma ålder fossil artefakter har ökat så mycket som kan ge en uppfattning om livslängden av årtusendet före Kristus.
Radiocarbon analys av fossila provexemplaren baserade på förändringen i aktiviteten av kol-14 (radiocarbon) närvarande i alla organismer.Han hamnar i en levande organism i processen för metabolism och finns i en viss koncentration.Efter döden av metabolism med miljön avslutas.Koncentrationen av radioaktivt kol faller på grund av naturliga förfall, aktiviteten minskas proportionellt.
Med sådana värden, halveringstiden, formeln av lagen om radioaktivt sönderfall hjälper till att bestämma tidpunkten för uppsägningen av organismens liv.
Kedjor radioaktivt transformation
radioaktivitet studier utfördes i laboratoriet.Den fantastiska förmåga radioaktiva grundämnen förblir aktiva i timmar, dagar eller till och med år kunde inte komma som en överraskning för fysiker i början av nittonhundratalet.Studier, exempelvis torium åtföljs av ett oväntat resultat: i en förseglad ampull med sin aktivitet var signifikant.Vid minsta doft av det föll.Slutsatsen var enkel: omvandlingen av torium åtföljas av frisläppandet av radon (gas).Alla element i processen av radioaktivitet förvandlas till en helt annan sak och olika fysikaliska och kemiska egenskaper.Denna förening, i sin tur, är också instabil.Det är nu känt tre rader av liknande transformationer.
Kunskap om dessa förändringar är mycket viktiga för att bestämma tidpunkten för otillgänglighet områden som är förorenade i processen för atom- och kärnforskning, eller katastrofer.Halveringstiden för plutonium - beroende på dess isotoper - i intervallet från 86 (238 Pu) till 80 miljoner år (244 Pu).Koncentrationen av varje isotop ger en indikation på perioden saneringsområdet.
dyraste metall
känt att idag finns det mycket dyrare metall än guld, silver och platina.Dessa inkluderar plutonium.Intressant i naturen som skapas i utvecklingen av plutonium inte hittas.De flesta av de element som erhållits i laboratoriet.Drift av plutonium-239 i kärnreaktorer har gjort det möjligt för honom att bli mycket populär i dessa dagar.Erhålla tillräcklig för användning i ett antal reaktorer av isotopen gör det praktiskt ovärderligt.
Plutonium-239 erhålles in vivo som ett resultat av kedjereaktioner av uran-239, neptunium-239 (halveringstid - 56 timmar).En liknande kedjan kan du samla plutonium i kärnreaktorer.Hastigheten för uppträdandet av det erforderliga antalet överskrider de naturliga miljarder gånger.
Tillämpning i Energy
kan prata en hel del om bristerna i kärnkraft och "främlingskap" av mänskligheten, som använder nästan alla öppning för förstörelsen av deras egen sort.Upptäckten av plutonium-239, som är i stånd att delta i en nukleär kedjereaktion, tillåtet att använda det som en källa till fredlig energi.Uran-235 är en analog av plutonium som finns på jorden extremt sällsynt, väljer du den i uranmalmen är mycket svårare än att få plutonium.
Ålder Earth
radioisotopanalys av isotoper av radioaktiva grundämnen ger en mer rättvisande bild av livslängden hos ett prov.
användning kedja omvandlingar "uran - torium" som finns i jordskorpan, gör det möjligt att bestämma åldern på vår planet.Den andel av dessa element i genomsnitt i hela jordskorpan ligger bakom denna metod.Enligt de senaste uppgifterna är 4,6 miljarder år gammal ålder av jorden.
