L'emivita di elementi radioattivi – che cosa è e come definirlo? Formula emivita

La storia dello studio della radioattività è iniziata 1 marzo 1896, quando il famoso scienziato francese Anri Bekkerel scoperto per caso una cosa strana nella radiazione di sali di uranio. Si è scoperto che una lastra fotografica, posto in una scatola con un campione guastato. E 'il risultato di paesi che possiedono radiazione ad alta penetrazione, che si era arricchito l'uranio. Questa struttura si trova negli elementi più pesanti, completando la tavola periodica. Gli fu dato il nome di "radioattività".

Introduciamo le caratteristiche di radioattività

Questo processo – spontaneo membro di conversione atomo isotopo in un isotopo diverso con l'evoluzione simultanea di particelle elementari (elettroni, nuclei atomici di elio). atomi di conversione apparvero spontaneamente, senza richiedere assorbimento di energia esterna. La quantità principale che caratterizza il rilascio di energia durante il processo di decadimento radioattivo, chiamato attività.

attività campione radioattivo chiamato probabile numero di decadimento del campione per unità di tempo. Nel SI (Sistema Unità Internazionale) di misura è chiamato il becquerel (Bq). In una Becquerel adottata la suddetta attività campione che si verifica in media 1 disintegrazione al secondo.

A = λN, in cui λ- costante di decadimento, N – numero di atomi attivi nel campione.

Isolato α, β, gamma-decadimenti. Le equazioni corrispondenti sono chiamati regole di offset:

L'intervallo di tempo della radioattività

Il momento del collasso delle particelle non può essere impostata per il particolare atomo. Per lui, è piuttosto un "incidente", piuttosto che un modello. Isolamento di energia che caratterizza il processo, definito come l'attività del campione.

Si è notato che cambia nel tempo. Mentre i singoli elementi presentano un grado sorprendente di costanza di radiazione, vi sono sostanze la cui attività diminuisce più volte in un breve periodo di tempo. Incredibile varietà! E 'possibile trovare un modello in questi processi?

È accertato che v'è un tempo durante il quale esattamente la metà degli atomi del campione sottoposto decadimento. Questo intervallo di tempo è chiamato "tempo di dimezzamento". Qual è il significato della introduzione di questo concetto?

Qual è il tempo di dimezzamento?

Sembra che per un tempo pari al periodo, esattamente la metà degli atomi attivi presenti campione si spacca. Ma questo significa che durante tutti gli atomi attivi disintegra completamente in due mezze vite? Niente affatto. Dopo un certo punto nel campione è metà degli elementi radioattivi della stessa quantità di tempo atomi rimanenti decompone nemmeno la metà, e così via. La radiazione persiste per un lungo periodo di tempo, molto superiore al tempo di dimezzamento. Quindi, gli atomi attivi nel campione sono memorizzati indipendentemente dalla radiazione

L'emivita – una quantità che dipende solo dalle proprietà della sostanza. Il valore è definito per vari isotopi radioattivi conosciuti.

Tabella: "La decadenza emivita di certi isotopi"

Determinazione del tempo di dimezzamento eseguita sperimentalmente. In studi di laboratorio condotti ripetutamente misurando l'attività. Dal momento che i campioni di laboratorio di dimensione minima (ricercatore di sicurezza è prima di tutto), l'esperimento viene effettuato con intervalli diversi, ripetuto molte volte. Essa si basa sulla regolarità delle attività di agenti di cambiamento.

Per determinare l'emivita è attività misurata del campione ad intervalli di tempo specifici. Dato che il parametro relativo alla quantità di atomi disintegrati dalla legge decadimento radioattivo, determinando l'emivita.

ESEMPIO definizioni per l'isotopo

Lasciare che il numero di elementi attivi dell'isotopo in un dato tempo è pari a N, l'intervallo di tempo durante il quale osservazione è t ₂ – t ₁ dove l'inizio e la fine sono sufficientemente stretta osservazione. Si supponga che n – numero di atomi disintegrato in un dato intervallo di tempo, allora n = KN (t ₂ – t _1).

In questa espressione, K = 0693 / T½ – fattore di proporzionalità, chiamato costante di decadimento. T½ – il tempo di dimezzamento dell'isotopo.

Assumere per l'unità di slot di tempo. Così K = n / N indica la percentuale di nuclei di isotopi presente disgregatrici per unità di tempo.

Conoscendo il valore della costante di decadimento può essere determinato e l'emivita di decadimento: T½ = 0693 / K.

Ne consegue che per unità di tempo non rompe un certo numero di atomi attivi, e una certa proporzione.

La legge del decadimento radioattivo (spp)

Half-life è la base spp. Modello derivato Frederick Soddy e Ernest Rutherford sulla base dei risultati sperimentali nel 1903. E 'sorprendente che più misurazioni effettuate con strumenti che sono ben lungi dall'essere perfetto in termini di primi anni del XX secolo, ha portato ad un risultati accurati e validi. E 'diventato la base della teoria della radioattività. Deriviamo la voce di matematica della legge decadimento radioattivo.

– Sia N ₀ – numero di atomi attivi nel tempo attivo. Dopo l'intervallo di tempo t sarà nondecomposed N elementi.

– In un tempo pari al tempo di dimezzamento rimangono esattamente metà degli elementi attivi: N = N _0/2.

– Dopo un ulteriore periodo di una metà del campione sono: N = N = _{0/4 0/2} N ² atomi attivi.

– Dopo un tempo pari ad un ulteriore emivita, il campione manterrà solo: N = N = _{0/8 0/2} N ^3.

– Nel momento in cui l'host n semiperiodi nel campione rimarrà ₀ N = N / 2 ⁿ di particelle attive. In questa espressione n = t / T½: il rapporto tra la sonda per l'emivita.

– ha spp un po 'diversa espressione matematica che è più conveniente nei compiti: N = N ₀ 2 ^{– t / _T½.}

Il modello permette di determinare, oltre al tempo di dimezzamento, il numero di atomi di isotopi attivi nondecomposed in un dato momento. Conoscendo il numero di atomi del campione, all'inizio dell'osservazione, dopo qualche tempo, è possibile determinare la durata del farmaco.

Determinare il tempo di dimezzamento del diritto decadimento radioattivo formula aiuta solo se alcuni parametri: il numero di isotopi attivi nel campione, è difficile trovare un numero sufficiente.

Conseguenze della legge

Record spp formula può, utilizzando il concetto di attività e di preparazione atomi di massa.

L'attività è proporzionale al numero di atomi radioattivi: A = A ₀ • 2 ^{-t / T.} In questa formula, A ₀ – attività campione al tempo zero, A – attività dopo t secondi, T – emivita.

Peso della sostanza può essere utilizzato nel modello: m = m ₀ • 2 ^{-t / T}

Per eventuali intervalli regolari rompe assolutamente la stessa proporzione degli atomi radioattivi disponibili in questa preparazione.

I limiti di applicabilità della legge

La legge a tutti gli effetti è una statistica, definizione dei processi in un microcosmo. Resta inteso che l'emivita di elementi radioattivi – statistica. La natura probabilistica degli eventi nei nuclei atomici suggerisce che il nucleo arbitraria può crollare in qualsiasi momento. Prevedere un evento è impossibile, possiamo determinare solo la sua credibilità in un momento. Di conseguenza, il tempo di dimezzamento non ha senso:

• per un particolare atomo;
• masse minime campione.

La durata dell'atomo

L'esistenza dell'atomo nella sua condizione originale può durare per un secondo, e forse milioni di anni. Parlare del tempo delle particelle della vita non è anche necessario. Inserendo un importo pari al valore medio della vita degli atomi, si può parlare dell'esistenza di atomi di un isotopo radioattivo, gli effetti del decadimento radioattivo. L'emivita del nucleo atomico dipende dalle proprietà dell'atomo e non dipende da altre quantità.

E 'possibile risolvere il problema: come trovare il tempo di dimezzamento, conoscendo la vita media?

Per determinare la formula comunicazione emivita per la vita media dell'atomo e il decadimento aiuto costante, non meno.

_{τ = T 1/2 / ln2 = T} 1/2 / 0693 = 1 / λ.

In questo disco, τ – la vita media, λ – la costante di decadimento.

Utilizzando l'emivita

Applicazione spp per determinare l'età dei singoli campioni è molto diffusa nella ricerca della fine del ventesimo secolo. La precisione di determinare l'età dei reperti fossili è talmente aumentata che può fornire una conoscenza del tempo di vita del millennio aC.

Radiocarbonio campioni organici fossili basati sul cambiamento di attività carbonio-14 (radiocarbonio) presente in tutti gli organismi. Cade in un corpo vivente durante il metabolismo ed è ivi contenute ad una determinata concentrazione. Dopo la morte del metabolismo con l'ambiente cessa. La concentrazione di carbonio radioattivo cadute a causa di decadimento naturale, l'attività diminuisce proporzionalmente.

Con tali valori, il tempo di dimezzamento, la formula della legge del decadimento radioattivo aiuta a determinare il momento della cessazione della vita dell'organismo.

Catena di trasformazioni radioattive

studi di radioattività sono stati condotti in condizioni di laboratorio. Sorprendente capacità di elementi radioattivi rimanere attivo per ore, giorni o addirittura anni non poteva essere una sorpresa, all'inizio dei fisici del ventesimo secolo. Studi, per esempio, torio, seguita da un risultato inatteso: in una fiala chiusa della sua attività è stata significativa. Al minimo soffio di esso è caduto. La conclusione è semplice: la conversione di torio accompagnata dal rilascio di radon (gas). Tutti gli elementi della radioattività trasformato in una sostanza completamente diverso, e in cui le proprietà fisiche e chimiche. Questa sostanza, a sua volta, è anche instabile. È ormai noto tre file di trasformazioni simili.

La conoscenza di queste trasformazioni sono estremamente importanti nel determinare il tempo delle aree contaminate inaccessibilità nel processo di ricerca atomica e nucleare, o di catastrofi. L'emivita di plutonio – a seconda dei suoi isotopi – nell'intervallo da 86 s (Pu 238) a 80 mA (Pu 244). La concentrazione di ogni isotopo dà un'idea circa il periodo della zona di decontaminazione.

Il metallo più costoso

E 'noto che nei tempi moderni non è un metallo molto più costoso di oro, argento e platino. Questi includono il plutonio. È interessante notare che, nella natura creata per l'evoluzione del plutonio non è stato trovato. La maggior parte degli elementi sono ottenuti in condizioni di laboratorio. Il funzionamento di plutonio-239 nei reattori nucleari gli ha permesso di diventare estremamente popolare in questi giorni. Ottenere sufficiente per l'uso nei reattori della concentrazione dell'isotopo rende praticamente prezioso.

Plutonio-239 è ottenuto in vivo a causa di reazioni a catena nella uranio-239 Neptunium-239 (emivita – 56 ore). Simile a catena consente di accumulare plutonio nei reattori nucleari. Il tasso di incidenza del numero richiesto supera i miliardi naturali di volte.

Applicazione in Energia

Si parla molto sulle carenze del nucleare e la "stranezza" di umanità che quasi qualsiasi apertura è usato per uccidere i loro simili. Apertura di plutonio-239, che è in grado di partecipare alla reazione a catena nucleare è autorizzato ad utilizzare come fonte di energia pacifica. L'uranio-235 è un analogo del plutonio trovato nel mondo è estremamente raro, selezionarlo dal minerale di uranio è molto più difficile che per ottenere plutonio.

Età della Terra

Analisi radioisotopi di isotopi di elementi radioattivi dà un'idea più precisa della durata di un particolare campione.

Utilizzando la catena di trasformazione "di uranio – torio", contenuto nella crosta terrestre, permette di determinare l'età del nostro pianeta. La percentuale di questi elementi in media durante l'crosta base di questo metodo. Secondo gli ultimi dati, l'età della Terra è di 4,6 miliardi di anni.