Die Halbwertszeit der radioaktiven Elemente – was ist es und wie es zu definieren? Formel-Halbwertszeit

Die Geschichte der Erforschung der Radioaktivität begann 1. März 1896, als die berühmte Französisch Wissenschaftler Anri Bekkerel versehentlich eine seltsame Sache in der Strahlung von Uransalzen entdeckt. Es stellte sich heraus, daß eine fotografische Platte, getrübt in einer Box mit einer Probe platziert. Es ist das Ergebnis von Ländern hohen eindringender Strahlung besitzen, das Uran angereichert hatte. Diese Eigenschaft wird in den schwersten Elementen gefunden, das Periodensystem vervollständigt. Er erhielt den Namen „Radioaktivität“ gegeben.

Wir stellen die Eigenschaften von Radioaktivität

Dieser Prozess – spontanes Umwandlungselement Atom-Isotop in einem anderen Isotop mit gleichzeitiger Entwicklung von elementaren Teilchen (Elektronen, Atomkernen von Helium). Umwandlung Atome erschienen spontan, ohne dass externe Energieabsorption. Die Hauptmenge der Energieabgabe während des Prozesses Charakterisieren des radioaktiven Zerfalls, genannt Aktivität.

radioaktive Probenaktivität genannt wahrscheinliche Anzahl des Zerfalls der Probe pro Zeiteinheit. In der SI (System International) Maßeinheit ist das Becquerel (Bq) genannt. Bei einer angenommenen Becquerel solchen Probe-Aktivität, die im Mittel 1 Zerfall pro Sekunde auftritt.

A = & lambda; N, worin λ- Abklingkonstante, N – Anzahl der aktiven Atome in der Probe.

Isolierte α, β, γ-Zerfälle. Die entsprechenden Gleichungen sind versetzt Regeln genannt:

Das Zeitintervall, in der Radioaktivität

Der Moment des Zusammenbruchs der Teilchen kann nicht für das bestimmte Atom eingestellt werden. Für ihn ist es eher ein „Unfall“ und nicht als ein Muster. Isolation von Energie, die den Vorgang, definiert als die Aktivität der Probe charakterisiert.

Es wird bemerkt, dass es im Laufe der Zeit ändert. Während einzelne Elemente einen überraschenden Grad an Konstanz der Strahlung aufweisen, gibt es Substanzen, deren Aktivität mehrmals in kurzer Zeit abnimmt. Erstaunliche Vielfalt! Ist es möglich, ein Muster in diesen Prozessen zu finden?

Es wird festgestellt, dass es eine Zeit ist, in dem genau die Hälfte der Atome der Verfall unterworfen Probe. Dieses Zeitintervall wird als „Halbwertszeit“ genannt. Was ist die Bedeutung der Einführung dieses Konzepts?

Was ist die Halbwertszeit?

Es scheint, dass für eine Zeit, die gleich der Periode, genau die Hälfte der aktiven Atome vorhanden Probe bricht. Aber bedeutet dies, dass vollständig in zwei Halbwertzeiten bei allen aktiven Atom zerfallen? Gar nicht. Nach einem bestimmten Punkt in der Probe die Hälfte der radioaktiven Elemente durch die gleiche Menge an Zeit verbleibenden Atome ist auch nur die Hälfte zersetzt, und so weiter. Die Strahlung bleibt für eine lange Zeit, viel höher ist als die Halbwertszeit. Daher sind die aktiven Atome in der Probe unabhängig von der Strahlungs gespeicherten

Die Halbwertszeit – eine Menge, die nur auf den Eigenschaften des Stoffes abhängt. Der Wert wird für viele bekannte radioaktive Isotope definiert.

Tabelle: „Die Halbwertszeit Zerfall bestimmter Isotope“

Bestimmung der Halbwertszeit experimentell durchgeführt. In Laborstudien durchgeführt, um die Aktivität wiederholt zu messen. Da Laborproben von Mindestgröße (Sicherheitsforscher ist vor allem), wird das Experiment mit unterschiedlichen Intervallen durchgeführt, viele Male wiederholt. Es basiert auf der Regelmäßigkeit der Change Agents Aktivität.

Um die Halbwertszeit zu bestimmen, gemessene Aktivität der Probe in bestimmten Zeitabständen. Da die Parameter auf die Menge der zerfallenen Atom aus dem radioaktiven Zerfallsgesetz bezogen, die Halbwertszeit zu bestimmen.

Beispiel Definitionen für das Isotop

Lassen Sie die Anzahl der aktiven Elemente des Isotops zu einem gegebenen Zeitpunkt gleich N ist, ist die Zeitspanne , während der Beobachtung t ₂ – t ₁ , wo der Anfang und das Ende ausreichend nahe Beobachtung ist. Es sei angenommen , dass n – Anzahl der Atome in einem gegebenen Zeitintervall desintegriert, dann n = KN (t ₂ – t _1).

In diesem Ausdruck K = 0693 / T ½ – Proportionalitätsfaktor, Zerfallskonstante bezeichnet. T ½ – die Halbwertszeit des Isotops.

Es sei angenommen, für die Zeitschlitzeinheit. Somit K = n / N zeigt den Anteil des Isotops vorhandenen Kerne zerfall pro Zeiteinheit.

Zu wissen, den Wert des Zerfallskonstante bestimmt werden kann, und die Halbwertszeit des Zerfalls: T ½ = 0693 / K.

Daraus folgt, dass keine pro Zeiteinheit eine bestimmte Anzahl von aktiven Atom bricht, und einen gewissen Anteil.

Das Gesetz des radioaktiven Zerfalls (spp)

Die Halbwertszeit ist die Basis spp. Muster abgeleitet Frederick Soddy und Ernest Rutherford auf der Grundlage von experimentellen Ergebnissen im Jahr 1903. Es ist überraschend, dass mehrere Messungen mit Instrumenten aus, die bei weitem nicht perfekt im Hinblick auf den Anfang der zwanzigsten Jahrhunderts sind, um ein genaues und gültige Ergebnisse geführt. Er wurde zur Grundlage der Theorie der Radioaktivität. Wir leiten einen mathematischen Eintrag von radioaktivem Zerfallsgesetz.

– Sei N ₀ – Anzahl der aktiven Atome in der aktiven Zeit. Nach dem Zeitintervall t wird nicht zersetzte N Elemente.

– In einer Zeit gleich der Halbwertszeit bleiben genau die Hälfte der aktiven Elemente: N = N _0/2.

– Nach einem weiteren Zeitraum von einer Hälfte der Probe sind: N = N = N _{0/4 0/2} ² aktive Atome.

– Nach einer Zeit , die gleich eine weitere Halbwertszeit wird die Probe nur behalten: N = N _0/8 = N ^_0/2 März.

– Zu einem Zeitpunkt , wenn der Host – n Halbperioden in der Probe wird ₀ N = N / 2 ⁿ der aktiven Partikel bleiben. In diesem Ausdruck n = t / T ½: das Verhältnis der Sonde auf die Halbwertszeit.

– hat spp etwas anderen mathematischen Ausdruck , die bequemer in den Aufgaben ist: N = N ₀ 2 ^{– t / _{T ½.}}

Das Muster ermöglicht neben der Halbwertszeit zu bestimmen, die Anzahl der aktiven Isotop Atom nicht zersetztem zu einem bestimmten Zeitpunkt. die Anzahl der Atome der Probe zu Beginn der Beobachtung, nach einiger Zeit zu kennen, können Sie die Lebensdauer des Arzneimittels bestimmen.

Bestimmen Sie die Halbwertszeit des radioaktiven Zerfallsgesetz Formel es nur dann, wenn bestimmte Parameter hilft: die Anzahl der aktiven Isotope in der Probe, ist es schwierig, genug zu finden.

Folgen des Gesetzes

Nehmen Sie spp Formel kann, das Konzept der Massenaktivität und Vorbereitung Atome verwenden.

Aktivität ist proportional zur Anzahl der radioaktiven Atome bedeuten: A = A ₀ • 2 ^{-t / T.} In dieser Formel A ₀ – Probenaktivität zum Zeitpunkt Null, A – Aktivität nach t Sekunden, T – Halbwertszeit.

m = m ₀ • 2 ^{-t / T:} Gewicht des Stoffes kann in dem Muster verwendet werden ,

Für alle regelmäßigen Abständen bricht absolut den gleichen Anteil der radioaktiven Atome in dieser Zubereitung verfügbar.

Die Grenzen der Anwendbarkeit des Gesetzes

Das Gesetz in jeder Hinsicht ist eine statistische, die Gestaltung der Prozesse in einem Mikrokosmos. Es ist, dass die Halbwertszeit von radioaktiven Elementen verstanden – Statistik. Die probabilistische Natur der Ereignisse in Atomkernen lässt vermuten, dass die willkürliche Kern jederzeit zusammenbrechen kann. Predict ein Ereignis nicht möglich ist, können wir nur ihre Glaubwürdigkeit zu einem Zeitpunkt, bestimmen. Als Ergebnis ist die Halbwertszeit nicht sinnvoll:

• für ein bestimmtes Atom;
• Mindestprobenmassen.

Die Lebensdauer des Atoms

Die Existenz des Atoms in seinem ursprünglichen Zustand kann für eine zweite und vielleicht Millionen von Jahren dauern. Sprechen Sie über die Zeit des Partikels des Lebens ist auch nicht notwendig. einen Betrag in Höhe der Mittelwert der Lebensdauer der Atome durch Eingabe können Sie über die Existenz von Atomen eines radioaktiven Isotops, die Auswirkungen des radioaktiven Zerfalls sprechen. Die Halbwertszeit des Atomkerns hängt von den Eigenschaften des Atoms und nicht auf andere Mengen abhängen.

Ist es möglich, das Problem zu lösen: Wie kann die Halbwertszeit zu finden, die durchschnittliche Lebensdauer zu kennen?

Um die Halbwertszeit-Kommunikation Formel für die mittlere Lebensdauer des Atoms und der Zerfallskonstante zu ermitteln, nicht weniger.

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

In diesem Datensatz, τ – die durchschnittliche Lebensdauer, λ – die Zerfallskonstante.

Unter Verwendung der Halbwertszeit

Anwendung spp zur Bestimmung des Alters der einzelnen Proben ist weit verbreitet in der Erforschung des späten zwanzigsten Jahrhunderts. Die Genauigkeit des Alters der Bestimmung fossiler Artefakte erhöht , so dass Einblick in das Leben der Zeit des Jahrtausend vor Christus zur Verfügung stellen kann.

Radiokarbon fossile organische Proben basierend auf der Änderung des Kohlenstoff-14 – Aktivität (Radiokohlenstoffen) , die in allen Organismen. Er fällt in einen lebenden Körper während des Stoffwechsels und wird darin in einer bestimmten Konzentration enthalten. Nach dem Tod des Stoffwechsels mit der Umwelt aufhört. Die Konzentration von radioaktivem Kohlenstoff fällt aufgrund des natürlichen Zerfalls, die Aktivität proportional abnimmt.

Mit solchen Werten, die Halbwertszeit, die Formel des Gesetzes des radioaktiven Zerfalls hilft, die Zeit der Beendigung des Lebens des Organismus zu bestimmen.

Kette von Transformationen radioaktiver

Radioaktivität Studien wurden unter Laborbedingungen durchgeführt. Erstaunliche Fähigkeit, radioaktive Elemente aktiv bleiben für Stunden, Tage oder sogar Jahre nicht als Überraschung zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts Physiker kommen könnte. Studien, zum Beispiel, Thorium, gefolgt von einem unerwarteten Ergebnis: in einer geschlossenen Ampulle seiner Aktivität war signifikant. Bei der geringsten Hauch davon fiel. Die Schlussfolgerung war einfach: die Umwandlung von Thorium durch die Freisetzung von Radon (Gas) begleitet. Alle Elemente in der Radioaktivität in einem völlig anderen Stoff umgewandelt, und wobei die physikalischen und chemischen Eigenschaften. Diese Substanz, die wiederum ist auch instabil. Es ist nun drei Reihen von ähnlichen Transformationen bekannt.

Die Kenntnis dieser Transformationen sind extrem wichtig in der Zeit der Unzugänglichkeit Bereiche bestimmen, in den Prozess der Atom- und Kernforschung kontaminiert oder Katastrophen. Die Halbwertszeit von Plutonium – abhängig von seiner Isotope – im Bereich von 86 s (Pu 238) bis 80 Ma (Pu 244). Die Konzentration jedes Isotop gibt eine Vorstellung über den Zeitraum des Dekontaminationsbereich.

Das teuerste Metall

Es ist bekannt, dass in der heutigen Zeit ein viel teurer Metall als Gold, Silber und Platin. Dazu gehören das Plutonium. Interessanterweise ist in der Natur in der Entwicklung des Plutoniums erzeugt wird nicht gefunden. Die meisten Elemente sind unter Laborbedingungen erzielt werden. Der Betrieb von Plutonium-239 in Kernreaktoren hat ihm ermöglicht, in diesen Tagen sehr beliebt geworden. Beziehen ausreichend für die Verwendung in den Reaktoren der Menge des Isotops macht es praktisch von unschätzbarem Wert.

Plutonium-239 wird in vivo als Ergebnis der Kettenreaktionen in der Uran-239 Neptunium-239 erhalten (Halbwertszeit – 56 Stunden). Ähnliche Kette ermöglicht Plutonium in Kernreaktoren zu akkumulieren. Die Rate des Auftretens der erforderlichen Anzahl übersteigt die natürlichen Milliarden Mal.

Anwendung in Energie

Es gibt viel Gerede über die Mängel der Kernkraft und die „Fremdheit“ der Menschheit, das fast jede Öffnung verwendet wird, ihre eigene Art zu töten. Öffnung von Plutonium-239, die in der Lage ist, in der nuklearen Kettenreaktion teilnehmen darf es als friedliche Energiequelle nutzen. Uran-235 ist ein Analogon des Plutoniums in der Welt zu finden sind extrem selten, wählen Sie es aus dem Uranerz ist viel schwieriger , als Plutonium zu erhalten.

Alter der Erde

Radioisotopen-Analyse von Isotopen von radioaktiven Elementen ergibt eine genauere Vorstellung von der Lebensdauer einer bestimmten Probe.

Mit Hilfe der Transformationskette „von Uran – Thorium“, in der Erdkruste enthalten ist, macht es möglich, das Alter unseres Planeten zu bestimmen. Der Anteil dieser Elemente im Durchschnitt über die Kruste zugrunde liegt diese Methode. Nach den neuesten Daten ist das Alter der Erde 4600000000 Jahre alt.