Waktu paruh unsur radioaktif - apa itu dan bagaimana mendefinisikannya? Formula paruh

Sejarah studi radioaktivitas mulai 1 Maret 1896, ketika ilmuwan Perancis yang terkenal Anri Bekkerel sengaja menemukan hal yang aneh di radiasi garam uranium. Ternyata piring fotografi, ditempatkan dalam sebuah kotak dengan sampel dirusak. Ini adalah hasil dari negara-negara yang memiliki penetrasi tinggi radiasi, yang telah uranium yang diperkaya. Properti ini ditemukan dalam unsur-unsur terberat, menyelesaikan tabel periodik. Dia diberi nama "radioaktivitas".

Kami memperkenalkan karakteristik radioaktivitas

Proses ini - spontan isotop atom anggota konversi dalam isotop yang berbeda dengan evolusi simultan partikel dasar (elektron, inti atom helium). atom konversi muncul secara spontan, tanpa memerlukan penyerapan energi eksternal. Kuantitas utama yang mencirikan pelepasan energi selama proses peluruhan radioaktif, yang disebut aktivitas.

Kegiatan sampel radioaktif disebut nomor kemungkinan pembusukan sampel per satuan waktu. Dalam SI (Sistem Internasional) unit pengukuran itu disebut becquerel (Bq). Dalam satu Becquerel diadopsi seperti kegiatan sampel yang terjadi rata-rata 1 disintegrasi per detik.

A = λN, dimana λ- konstanta peluruhan, N - jumlah atom aktif dalam sampel.

Terisolasi α, β, γ-meluruh. Persamaan yang sesuai disebut aturan offset:

nama	Apa yang terjadi	persamaan reaksi
pembusukan α	konversi inti atom dalam X Y inti melepaskan inti atom helium	X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Dia
β - disintegrasi	konversi inti atom dalam inti X Y dengan rilis elektron	Z A → Z + X 1 Y A + -1 e A
γ - pembusukan	tidak disertai dengan perubahan dalam inti, energi yang dilepaskan dalam bentuk gelombang elektromagnetik	X Z A → Z X A + γ

Interval waktu di radioaktivitas

Saat runtuhnya partikel tidak dapat diatur untuk atom tertentu. Baginya, itu lebih merupakan "kecelakaan" daripada pola. Isolasi energi yang mencirikan proses, didefinisikan sebagai aktivitas sampel.

Hal ini melihat bahwa perubahan dari waktu ke waktu. Sementara unsur-unsur individu menunjukkan tingkat mengejutkan keteguhan radiasi, ada zat yang kegiatan menurun beberapa kali dalam waktu singkat. Menakjubkan berbagai! Apakah mungkin untuk menemukan pola dalam proses ini?

Hal ini didirikan bahwa ada waktu di mana persis setengah dari atom dari spesimen menjalani peluruhan. interval waktu ini disebut "setengah-hidup". Apa arti dari pengenalan konsep ini?

Apa paruh?

Tampaknya untuk waktu yang sama dengan periode, persis setengah dari atom aktif istirahat sampel ini. Tapi apakah ini berarti bahwa selama semua atom yang aktif hancur sepenuhnya dalam dua setengah-hidup? Tidak sama sekali. Setelah titik tertentu dalam sampel adalah setengah dari unsur radioaktif dengan jumlah yang sama dari atom sisa waktu terurai bahkan setengah, dan sebagainya. radiasi terus berlanjut untuk waktu yang lama, jauh lebih tinggi daripada paruh. Oleh karena itu, atom aktif dalam sampel disimpan secara independen dari radiasi

Waktu paruh - kuantitas yang hanya bergantung pada sifat-sifat substansi. Nilai didefinisikan bagi banyak isotop radioaktif yang diketahui.

Tabel: "The pembusukan paruh isotop tertentu"

nama	penunjukan	jenis pembusukan	paruh
radium	88 Ra 219	alfa	0,001 detik
magnesium	12 Mg 27	beta	10 menit
radon	86 Rn 222	alfa	3,8 hari
kobalt	27 Co 60	beta, gamma	5.3 tahun
radium	88 Ra 226	alpha, gamma	1620 tahun
Uranus	92 238 U	alpha, gamma	4,5 miliar tahun

Penentuan paruh dilakukan secara eksperimental. Dalam studi laboratorium yang dilakukan mengukur aktivitas berulang kali. Karena sampel laboratorium ukuran minimum (peneliti keamanan di atas semua), percobaan dilakukan dengan interval yang berbeda, berulang kali. Hal ini didasarkan pada keteraturan aktivitas agen perubahan.

Dalam rangka untuk menentukan paruh adalah aktivitas yang diukur dari sampel pada interval waktu tertentu. Mengingat bahwa parameter yang terkait dengan kuantitas atom hancur dari hukum peluruhan radioaktif, menentukan paruh.

definisi CONTOH untuk isotop

Biarkan jumlah elemen aktif isotop pada waktu tertentu adalah sama dengan N, interval waktu selama pengamatan adalah t ₂ - t ₁ di mana awal dan akhir adalah pengamatan cukup dekat. Asumsikan n bahwa - jumlah atom hancur dalam interval waktu tertentu, maka n = KN (t ₂ - t _1).

Dalam ungkapan ini, K = 0693 / T½ - faktor proporsionalitas, disebut konstanta peluruhan. T½ - paruh isotop.

Asumsikan untuk unit slot waktu. Jadi K = n / N menunjukkan fraksi inti isotop disintegrasi hadir per satuan waktu.

Mengetahui nilai konstanta peluruhan dapat ditentukan dan paruh peluruhan: T½ = 0693 / K.

Oleh karena itu per satuan waktu tidak ada istirahat sejumlah atom yang aktif, dan proporsi tertentu.

Hukum peluruhan radioaktif (spp)

Paruh adalah dasar spp. Pola berasal Frederick Soddy dan Ernest Rutherford atas dasar hasil eksperimen pada tahun 1903. Hal ini mengejutkan bahwa beberapa pengukuran yang dilakukan dengan instrumen yang jauh dari sempurna dalam hal awal abad kedua puluh, menyebabkan hasil yang akurat dan valid. Ia menjadi dasar dari teori radioaktivitas. Kami memperoleh entri matematika hukum peluruhan radioaktif.

- Biarkan N ₀ - jumlah atom aktif dalam waktu aktif. Setelah interval waktu t akan nondecomposed elemen N.

- Pada waktu yang sama dengan waktu paruh tetap persis setengah dari elemen aktif: N = N _0/2.

- Setelah jangka waktu satu setengah dari sampel adalah: N = N _0/4 = N _0/2 ² atom aktif.

- Setelah waktu yang sama dengan waktu paruh lebih lanjut, sampel akan mempertahankan hanya: N = N _0/8 = N ^_0/2 Maret.

- Pada saat tuan rumah n setengah-periode dalam spesimen akan tetap ₀ N = N / 2 ⁿ partikel aktif. Dalam ungkapan ini n = t / T½: rasio probe ke paruh.

- memiliki spp ekspresi matematika yang agak berbeda yang lebih nyaman dalam tugas-tugas: N = N ₀ 2 ^{- t / _T½.}

Pola ini memungkinkan untuk menentukan, selain paruh, jumlah atom isotop aktif nondecomposed pada waktu tertentu. Mengetahui jumlah atom dari sampel pada awal pengamatan, setelah beberapa waktu, Anda dapat menentukan masa obat.

Tentukan paruh rumus hukum peluruhan radioaktif membantu hanya jika parameter tertentu: jumlah isotop aktif dalam sampel, sulit untuk menemukan cukup.

Konsekuensi hukum

Rekam spp rumus bisa, menggunakan konsep kegiatan dan persiapan atom massa.

Aktivitas sebanding dengan jumlah atom radioaktif: A = ₀ • 2 ^{t / T.} Dalam rumus ini, A ₀ - aktivitas sampel pada waktu nol, A - aktivitas setelah t detik, T - paruh.

Berat zat dapat digunakan dalam pola: m = m ₀ • 2 ^{t / T}

Untuk setiap interval teratur istirahat benar-benar proporsi yang sama dari atom radioaktif yang tersedia dalam persiapan ini.

Batas-batas penerapan hukum

Hukum dalam segala hal adalah statistik, mendefinisikan proses dalam mikrokosmos. Hal ini dimengerti bahwa paruh unsur radioaktif - statistik. Sifat probabilistik dari peristiwa di inti atom menunjukkan bahwa inti sewenang-wenang dapat runtuh setiap saat. Memprediksi sebuah peristiwa tidak mungkin, kita hanya dapat menentukan kredibilitasnya pada suatu waktu. Akibatnya, waktu paruh tidak masuk akal:

• untuk atom tertentu;
• massa sampel minimum.

Umur atom

Keberadaan atom dalam kondisi aslinya dapat berlangsung untuk kedua, dan mungkin jutaan tahun. Bicara tentang waktu partikel hidup juga tidak perlu. Dengan memasukkan jumlah yang sama dengan nilai rata-rata masa atom, Anda dapat berbicara tentang keberadaan atom isotop radioaktif, efek dari peluruhan radioaktif. Waktu paruh dari inti atom tergantung pada sifat-sifat atom dan tidak tergantung pada besaran lain.

Apakah mungkin untuk memecahkan masalah: bagaimana menemukan paruh, mengetahui seumur hidup rata-rata?

Untuk menentukan rumus komunikasi paruh untuk seumur hidup rata-rata atom dan peluruhan bantuan konstan, tidak kurang.

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

Dalam catatan ini, τ - seumur hidup rata-rata, λ - konstanta peluruhan.

Menggunakan paruh

Aplikasi spp untuk menentukan usia sampel individu tersebar luas dalam penelitian akhir abad kedua puluh. Keakuratan penentuan usia artefak fosil begitu meningkat yang dapat memberikan wawasan waktu hidup milenium SM.

Radiokarbon sampel organik fosil berdasarkan perubahan aktivitas karbon-14 (radiokarbon) hadir di semua organisme. Jatuh ke tubuh yang hidup selama metabolisme dan terkandung di dalamnya pada konsentrasi tertentu. Setelah kematian metabolisme dengan lingkungan berhenti. Konsentrasi karbon radioaktif jatuh karena busuk alam, aktivitas menurun secara proporsional.

Dengan nilai-nilai seperti, waktu paruh, rumus hukum peluruhan radioaktif membantu untuk menentukan waktu penghentian kehidupan organisme.

Rantai transformasi radioaktif

Studi radioaktivitas dilakukan dalam kondisi laboratorium. Menakjubkan kemampuan untuk unsur radioaktif tetap aktif selama berjam-jam, hari atau bahkan bertahun-tahun tidak bisa datang sebagai kejutan di awal fisikawan abad kedua puluh. Penelitian, misalnya, thorium, diikuti oleh hasil yang tak terduga: dalam ampul tertutup aktivitasnya signifikan. Pada bau sedikit pun jatuh. Kesimpulannya sederhana: konversi thorium disertai dengan pelepasan radon (gas). Semua elemen di radioaktivitas berubah menjadi zat yang sama sekali berbeda, dan dimana sifat fisik dan kimia. Zat ini, pada gilirannya, juga tidak stabil. Hal ini sekarang dikenal tiga baris transformasi yang sama.

Pengetahuan tentang transformasi ini sangat penting dalam menentukan waktu daerah dapat diaksesnya terkontaminasi dalam proses penelitian atom dan nuklir, atau bencana. Waktu paruh plutonium - tergantung pada isotop yang - dalam kisaran 86 s (Pu 238) ke 80 Ma (Pu 244). Konsentrasi masing-masing isotop memberikan ide tentang masa area dekontaminasi.

Yang paling mahal logam

Hal ini diketahui bahwa di zaman modern ada adalah logam jauh lebih mahal daripada emas, perak dan platinum. Ini termasuk plutonium. Menariknya, dalam sifat dibuat dalam evolusi plutonium tidak ditemukan. Kebanyakan elemen diperoleh di bawah kondisi laboratorium. Operasi plutonium-239 di reaktor nuklir telah memungkinkan dia untuk menjadi sangat populer hari ini. Mendapatkan cukup untuk digunakan dalam reaktor dari jumlah isotop membuatnya praktis tak ternilai.

Plutonium-239 diperoleh in vivo sebagai hasil dari reaksi berantai di uranium-239 neptunium-239 (paruh - 56 jam). rantai yang sama memungkinkan untuk mengakumulasi plutonium di reaktor nuklir. Tingkat terjadinya jumlah yang diperlukan melebihi miliaran alami kali.

Aplikasi di Energi

Ada banyak pembicaraan tentang kekurangan tenaga nuklir dan "keanehan" kemanusiaan yang hampir setiap pembukaan digunakan untuk membunuh jenis mereka sendiri. Pembukaan plutonium-239, yang mampu berpartisipasi dalam reaksi berantai nuklir diperbolehkan untuk menggunakannya sebagai sumber energi damai. Uranium-235 adalah analog dari plutonium ditemukan di dunia sangat langka, pilih dari bijih uranium jauh lebih sulit daripada untuk mendapatkan plutonium.

Usia Bumi

analisis radioisotop isotop dari unsur radioaktif memberikan ide yang lebih akurat tentang masa sampel tertentu.

Menggunakan rantai transformasi "dari uranium - thorium", yang terkandung dalam kerak bumi, memungkinkan untuk menentukan umur planet kita. Persentase elemen ini rata-rata di seluruh kerak mendasari metode ini. Menurut data terbaru, usia Bumi berusia 4,6 miliar tahun.