عمر النصف للعناصر المشعة - ما هو عليه، وكيفية تحديده؟ صيغة نصف الحياة

تاريخ دراسة النشاط الإشعاعي بدأ 1 مارس 1896، عندما العالم الفرنسي الشهير أنري Bekkerel اكتشف بالصدفة شيء غريب في الإشعاع من أملاح اليورانيوم. واتضح أن لوحة فوتوغرافية، وضعت في صندوق مع عينة شابت. ومن نتائج الدول التي تمتلك عالية اختراق الإشعاع، والتي قامت بتخصيب اليورانيوم. تم العثور على هذه الخاصية في عناصر أثقل، واستكمال الجدول الدوري. وقال انه بالنظر اسم "النشاط الإشعاعي".

ونحن نقدم خصائص النشاط الإشعاعي

هذه العملية - عفوية النظائر ذرة عضوا التحويل في نظائر مختلفة مع تطور وقت واحد من الجسيمات الأولية (الالكترونات، الأنوية الذرية من الهليوم). ظهرت الذرات تحويل بشكل عفوي، دون الحاجة إلى امتصاص طاقة خارجي. كمية الرئيسية التي تميز إطلاق الطاقة أثناء عملية التحلل الإشعاعي، ودعا النشاط.

دعا النشاط عينة المشعة عدد المحتمل لتحلل عينة في وحدة الزمن. في لSI (نظام وحدة دولية) من قياس يطلق عليها بيكريل (بيكريل). في واحدة اعتمدت بيكريل مثل هذا النشاط عينة الذي يحدث في المتوسط 1 تفكك في الثانية الواحدة.

A = λN، حيث λ- تسوس ثابت، N - عدد الذرات النشطة في العينة.

α معزولة، β، γ-يضمحل. وتسمى المعادلات المقابلة قواعد الأوفست:

اسم	ما يحدث	رد فعل المعادلة
α الاضمحلال	تحويل نواة الذرة في X Y نواة الافراج عن نواة ذرة الهيليوم	X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 و
β - التفكك	تحويل نواة الذرة في النواة X Y مع الافراج الإلكترون	Z A → Z + X 1 Y A + -1 ه A
γ - تسوس	لم يكن مصحوبا التغيرات في النواة، أصدرت الطاقة في شكل موجة كهرومغناطيسية	X Z A → Z X A + γ

الفاصل الزمني في النشاط الإشعاعي

لحظة انهيار الجزيئات لا يمكن تعيين لذرة معينة. بالنسبة له، بل هو مجرد "حادث" بدلا من النمط. عزل الطاقة التي تتميز بها عملية، الذي يعرف بأنه النشاط من العينة.

ويلاحظ أن يتغير مع مرور الوقت. بينما العناصر الفردية يحمل درجة مدهشة من ثبات الإشعاع، وهناك مواد التي تقلل عدة مرات في فترة قصيرة من الزمن النشاط. مجموعة مذهلة! هل من الممكن إيجاد نمط في هذه العمليات؟

ثبت أن هناك وقتا خلالها بالضبط نصف ذرات العينة يمر الاضمحلال. وهذا ما يسمى الفاصل الزمني "نصف الحياة". ما هو معنى إدخال هذا المفهوم؟

ما هو نصف الحياة؟

ويبدو أن لمدة مساوية لفترة، بالضبط نصف الذرات النشطة فواصل العينة الحالية. ولكن هل هذا يعني أنه خلال كل الذرات النشطة تتفكك تماما في غضون نصف العمر؟ لا على الإطلاق. بعد نقطة معينة في العينة هي نصف من العناصر المشعة عن طريق نفس الكمية من ذرات الوقت المتبقي تتحلل حتى النصف، وهلم جرا. استمر الإشعاع لفترة طويلة، أعلى بكثير من نصف العمر. وبالتالي، يتم تخزين ذرات نشطة في العينة بشكل مستقل من الإشعاع

نصف الحياة - كمية التي تعتمد فقط على خصائص هذه المادة. يتم تعريف القيمة بالنسبة لكثير من النظائر المشعة المعروفة.

الجدول: "إن تسوس نصف حياة بعض النظائر"

اسم	تعيين	نوع من الاضمحلال	نصف الحياة
راديوم عنصر فلزي إشعاعي	88 رع 219	ألفا	0.001 ثانية
المغنيسيوم	12 ملغ 27	بيتا	10 دقيقة
غاز الرادون	86 آكانيوز 222	ألفا	3.8 أيام
الكوبالت	27 شركة 60	بيتا، غاما	5.3 سنوات
راديوم عنصر فلزي إشعاعي	88 رع 226	ألفا وغاما	1620 سنة
أورانوس	92 238 U	ألفا وغاما	4.5 بليون سنة

تقرير من نصف العمر إجراء التجربة. في الدراسات المختبرية التي أجريت مرارا قياس النشاط. منذ عينات المختبر من الحد الأدنى لحجم (الباحث الأمني هو قبل كل شيء)، ويتم تجربة الخروج مع فترات مختلفة، وكرر عدة مرات. لأنه يقوم على انتظام النشاط عوامل التغيير.

من أجل تحديد عمر النصف هو النشاط يقاس من العينة على فترات زمنية محددة. وبالنظر إلى أن المعلمة تتعلق كمية من ذرات المفككة من قانون الاضمحلال الإشعاعي، وتحديد نصف العمر.

تعريفات مثال للنظائر

دع عدد من العناصر النشطة من النظائر في وقت معين يساوي N، الفاصل الزمني خلالها الملاحظة ر ₂ - ر ₁ حيث البداية والنهاية هي مراقبة وثيقة بما فيه الكفاية. نفترض أن ن - عدد الذرات تفكك في فترة زمنية معينة، ثم n = KN (ر ₂ - ر _1).

في هذا التعبير، K = 0693 / T½ - عامل التناسب، ودعا ثابت الاضمحلال. T½ - نصف العمر للنظير.

نفترض للوحدة فتحة الوقت. وهكذا K = ن / N يشير إلى جزء من نواة النظير التفكك الحالي في وحدة الزمن.

معرفة قيمة ثابت الاضمحلال يمكن تحديد ونصف حياة تسوس: T½ = 0693 / K.

ويترتب على ذلك في وحدة الزمن لا يكسر عدد معين من الذرات النشطة، ونسبة معينة.

قانون الاضمحلال الإشعاعي (النيابة)

نصف الحياة هي النيابة الأساس. نمط تستمد فردريك سودي وإرنست رذرفورد على أساس النتائج التجريبية في عام 1903. ومن المثير للدهشة أن قياسات متعددة المصنوع من الأدوات التي هي أبعد ما تكون عن الكمال من حيث أوائل القرن العشرين، أدى إلى نتائج دقيقة وصحيحة. أصبح أساس نظرية النشاط الإشعاعي. نستمدها إدخال الرياضي للقانون الاضمحلال الإشعاعي.

- دعونا N ₀ - عدد الذرات النشطة في الوقت نشط. بعد الفاصل الزمني ر سوف nondecomposed عناصر N.

- وفي الوقت يساوي نصف العمر تبقى بالضبط نصف من العناصر النشطة: N = N _0/2.

- بعد فترة أخرى مدتها نصف العينة هم: N = N = N _{0/4 0/2} ² الذرات النشطة.

- بعد مرور فترة زمنية متساوية لمزيد من نصف العمر، فإن عينة تحتفظ فقط: N = N = N _{0/8 ^0/2} مارس.

- في الوقت الذي كان فيه المضيف ن فترات نصف في العينة ستبقى ₀ N = N / 2 ^ن من الجزيئات النشطة. في هذا التعبير ن = ر / T½: نسبة التحقيق الى نصف العمر.

- لديها النيابة مختلفة بعض الشيء التعبير الرياضي الذي هو أكثر ملاءمة في المهام: N = N ₀ 2 ^{- ر / _T½.}

نمط يسمح لتحديد، بالإضافة إلى نصف العمر، nondecomposed عدد الذرات النظائر نشطة في وقت معين. معرفة عدد ذرات العينة في بداية الملاحظة، بعد مرور بعض الوقت، يمكنك تحديد عمر المخدرات.

تحديد نصف عمر المشعة صيغة القانون تسوس أنه يساعد فقط إذا كان بعض المعلمات: عدد نظائر نشطة في العينة، فمن الصعب العثور على ما يكفي.

الآثار المترتبة على القانون

سجل صيغة النيابة يمكن، وذلك باستخدام مفهوم النشاط وإعداد ذرات الجماعية.

آخر يتناسب مع عدد الذرات المشعة: A = A ₀ • 2 ^{-t / T.} في هذه الصيغة، A ₀ - النشاط عينة في وقت الصفر، A - النشاط بعد ثواني تي، T - نصف الحياة.

وزن مادة يمكن استخدامها في نمط: م = م ₀ • 2 ^{-t / T}

للحصول على أي فترات منتظمة يكسر تماما نفس النسبة من الذرات المشعة المتاحة في هذا الإعداد.

حدود تطبيق القانون

القانون في جميع النواحي هو الإحصائية، وتحديد العمليات في صورة مصغرة. ومن المعلوم أن نصف عمر العناصر المشعة - الإحصائية. الطبيعة الاحتمالية للأحداث في الأنوية الذرية تشير إلى أن جوهر التعسفي يمكن أن تنهار في أي وقت. التنبؤ حدث أمر مستحيل، ونحن يمكن فقط تحديد مصداقيتها في وقت واحد. ونتيجة لذلك، فإن نصف الحياة لا معنى له:

• لذرة معينة؛
• الحد الأدنى من عينة الجماهير.

عمر الذرة

إن وجود الذرة في حالتها الأصلية في قد تستمر لفترة ثانية، وربما ملايين السنين. الحديث عن الوقت من جزيئات الحياة هي أيضا ليست ضرورية. عن طريق إدخال مبلغا مساويا لمتوسط قيمة عمر الذرات، يمكنك التحدث عن وجود ذرات من النظائر المشعة، وآثار التحلل الإشعاعي. عمر النصف للنواة الذرية تعتمد على خصائص الذرة ولا تعتمد على كميات أخرى.

هل من الممكن حل المشكلة: كيفية العثور على نصف العمر، مع العلم أن متوسط العمر؟

لتحديد صيغة التواصل نصف العمر لعمر يعني من الذرة وتسوس مساعدة مستمرة ولا أقل.

_{τ = T 1/2 / LN2 = T} 1/2 / 0693 = 1 / λ.

في هذا السجل، τ - متوسط عمر، λ - ثابت الاضمحلال.

باستخدام نصف العمر

النيابة طلب تحديد عمر العينات الفردية على نطاق واسع في الأبحاث في أواخر القرن العشرين. دقة تحديد عمر القطع الأثرية الأحفوري يزداد بحيث يمكن أن توفر نظرة ثاقبة في الوقت حياة BC الألفية.

الكربون المشع عينات العضوية الأحفوري على أساس تغيير النشاط الكربون 14 (المشع) موجودة في جميع الكائنات الحية. انها تقع في الجسم الحي خلال عملية التمثيل الغذائي ويرد فيه بتركيز معين. بعد وفاة الأيض مع البيئة يتوقف. تركيز الكربون المشع يسقط بسبب اضمحلال الطبيعية، والنشاط يقلل نسبيا.

مع هذه القيم، ونصف العمر، صيغة قانون الاضمحلال الإشعاعي يساعد على تحديد وقت إنهاء حياة الكائن الحي.

سلسلة من التحولات المشعة

أجريت دراسات النشاط الإشعاعي في ظروف المختبر. قدرة مذهلة على عناصر مشعة تبقى نشطة لعدة ساعات أو أيام أو حتى سنوات لا يمكن أن يشكل مفاجأة في بداية الفيزيائيين القرن العشرين. الدراسات، على سبيل المثال، الثوريوم، تليها نتيجة غير متوقعة: كان في أمبولة مغلقة نشاطها كبير. في أدنى نفحة من سقوطها. وكان استنتاج بسيط: تحويل الثوريوم يرافقه الافراج عن غاز الرادون (غاز). جميع العناصر في النشاط الإشعاعي تتحول إلى مادة مختلفة تماما، وحيث الخصائص الفيزيائية والكيميائية. هذه المادة، في المقابل، هو أيضا غير مستقر. ومن المعروف الآن ثلاثة صفوف من تحولات مماثلة.

معرفة هذه التحولات هي في غاية الأهمية في تحديد وقت المناطق صعوبة الوصول الملوثة في عملية البحث الذري والنووي، أو الكوارث. نصف العمر من البلوتونيوم - اعتمادا على نظائره - في نطاق من 86 ثانية (بو 238) إلى 80 ما (بو 244). تركيز كل النظائر يعطي فكرة عن الفترة من منطقة إزالة التلوث.

المعدن الأغلى

ومن المعروف أنه في العصر الحديث هناك المعدن أكثر تكلفة بكثير من الذهب والفضة والبلاتين. وتشمل هذه البلوتونيوم. ومن المثير للاهتمام، في طبيعة إنشاؤها في تطور البلوتونيوم غير موجود. ويتم الحصول على معظم العناصر تحت ظروف المختبر. وقد مكنت العملية من البلوتونيوم 239 في المفاعلات النووية له لتصبح شعبية جدا في هذه الأيام. الحصول على ما يكفي للاستخدام في المفاعلات مبلغ نظير يجعلها لا تقدر بثمن عمليا.

يتم الحصول على البلوتونيوم 239 في الجسم الحي نتيجة لسلسلة من ردود الفعل في اليورانيوم 239 النبتونيوم-239 (نصف العمر - 56 ساعة). سلسلة مماثلة تسمح لتراكم البلوتونيوم في المفاعلات النووية. معدل وقوع العدد المطلوب يتجاوز المليارات الطبيعية من الأوقات.

تطبيق في مجال الطاقة

هناك الكثير من الحديث عن أوجه القصور في الطاقة النووية و "الغرابة" الإنسانية التي يتم استخدامها فتح تقريبا أي أن يقتل هذا النوع خاصة بهم. يسمح افتتاح البلوتونيوم 239، والتي هي قادرة على المشاركة في تفاعل نووي متسلسل لاستخدامه كمصدر للطاقة السلمية. اليورانيوم 235 هو النظير من البلوتونيوم وجدت في العالم نادرة للغاية، حدده من خام اليورانيوم هو أصعب بكثير من الحصول على البلوتونيوم.

عمر الأرض

تحليل النظائر المشعة للنظائر العناصر المشعة يعطي فكرة أكثر دقة لعمر عينة معينة.

باستخدام سلسلة التحول "من اليورانيوم - الثوريوم"، الواردة في القشرة الأرضية، يجعل من الممكن تحديد عمر كوكبنا. نسبة هذه العناصر في المتوسط في جميع أنحاء القشرة ترتكز هذه الطريقة. ووفقا لأحدث البيانات، وعمر الأرض هو 4.6 مليار سنة.