Историята на изучаването на радиоактивността започва на 1 март1896 г., когато известният френски учен Хенри Бекверел случайно открива странност в емисията на уранови соли. Оказа се, че фотографските плаки, разположени в една и съща кутия с пробата, са осветени. Това доведе до странна, силно проникваща радиация, която притежаваше уран. Този имот е намерен в най-тежките елементи, които допълват периодичната таблица. Той получи името "радиоактивност".
Този процес е спонтанна трансформацияатом на изотоп на елемент в различен изотоп с едновременно отделяне на елементарни частици (електрони, ядра на хелиевите атоми). Трансформацията на атомите се оказа спонтанна, без да изисква абсорбиране на енергия отвън. Основното количество, характеризиращо процеса на освобождаване на енергия по време на радиоактивно разпадане, се нарича активност.
A = λN, където λ е константата на разпад, N е броят на активните атоми в пробата.
Отделят се а, β, γ-разпада. Съответните уравнения се наричат правила за изместване:
име | Какво става? | Уравнението на реакцията |
α гниене | превръщането на атомното ядро X в ядрото на Y с освобождаването на ядрото на атома на хелий | WАX→Z-2иА-4+2Не4 |
β - разпадане | трансформацията на атомното ядро X в ядрото на Y с освобождаването на електрона | WАX→Z + 1иА+-1дА |
- гниене | не се придружава от промяна в ядрото, енергията се освобождава под формата на електромагнитна вълна | WXА→WCА+ γ |
Не може да се установи моментът на разпадане на частицатана този конкретен атом. За него това е повече "инцидент", отколкото редовност. Освобождаването на енергия, характеризиращо този процес, се определя като активността на пробата.
Установено е, че има време по време накоито точно половината от атомите на тази проба претърпяват разпадане. Този времеви интервал се нарича "полуживот". Какъв е смисълът да се въведе това понятие?
Изглежда, че във време, равно на периода,точно половината от всички активни атоми на дадена проба се разпадат. Но това означава ли, че през период от два полуживота, всички активни атоми напълно ще се разпадат? Никак не. В дадена точка, половината от радиоактивните елементи остават в пробата, след подобен период от време, половината от останалите атоми се разпадат и т.н. В този случай радиацията продължава дълго време, значително надхвърляйки полуживота. Следователно, активните атоми се запазват в пробата, независимо от радиацията
Полуживотът е количество, което зависи единствено от свойствата на веществото. Стойността на стойността се определя за много известни радиоактивни изотопи.
| име | предназначение | Тип на гниене | полуживот |
радий | 88Ра219 | алфа | 0.001 секунди |
магнезиев | 12мг27 | бета | 10 минути |
радон | 86рН222 | алфа | 3,8 дни |
кобалт | 27с60 | бета, гама | 5.3 години |
радий | 88Ра226 | алфа, гама | 1620 години |
Уран | 92в238 | алфа, гама | 4,5 милиарда години |
Определяне на получения животекспериментално. В хода на лабораторните тестове активността се измерва многократно. Тъй като лабораторни проби с минимални размери (безопасността на изследователя преди всичко), експериментът се провежда на различни интервали от време, многократно повтарящи се. Тя се основава на редовността на промените в активността на веществата.
За да се определи времето на полуразпадактивността на дадена проба се измерва на определени интервали. Като се има предвид, че този параметър е свързан с броя на разлагащите се атоми, използвайки закона за радиоактивно разпадане, определете полуживота.
Нека броят на активните елементи на изследвания изотоп в даден момент от времето е N, интервала от време, през който t2- t1, където моментите на началото и края на наблюдението са доста близки. Нека приемем, че n е броят на атомите, които се разпадат в даден интервал от време, тогава n = KN (t2- t1).
В този израз, K = 0.693 / T1 е коефициент на пропорционалност, наречен константа на разпад. Т1 е полуразпадът на изотопа.
Отнемаме интервала от време за устройството. В този случай K = n / N показва фракцията на наличните изотопни ядра, разлагайки се за единица време.
Познавайки стойността на константата на разпад, можем да определим и половината период на разпадане: T1 = 0.693 / K
Оттук следва, че за единица време няма определен брой активни атоми, но определена част от тях се разпада.
Времето на полуразпад е в основата на ZRD.Редовността е изведена от Фредерико Соди и Ърнест Ръдърфорд въз основа на резултатите от експерименталните изследвания през 1903 г. Изненадващо, множество измервания, извършени с инструменти, далеч от перфектни в началото на двадесети век, доведоха до точен и валиден резултат. То се превърна в основата на теорията за радиоактивността. Да извлечем математическа нотация за закона за радиоактивното разпадане.
Нека N0 - броят на активните атоми в даден момент. След изтичане на интервала t елементите N остават непроменени.
- По времето, равно на полуживота, точно половината от активните елементи ще останат: N = N0/ 2.
- След още един полуживот в пробата, N = N0/ 4 = N0/ 22 активни атоми.
- След време, равно на още един полуживот, пробата се запазва само: N = N0/ 8 = N0/ 23.
- Докато времето на полуживот е преминало, N = N остава в пробата0/ 2п активни частици. В този израз n = t / T1: съотношението на времето на изследване към полуживота.
- ZRR има малко по-различен математически израз, по-удобен за решаване на проблеми: N = N02-t / T½.
Моделът ни позволява да определим в допълнение къмполуживота, броя на атомите на активния изотоп, които не са се разложили в дадено време. Познавайки броя на атомите в пробата в началото на наблюдението, след известно време можете да определите живота на лекарството.
Определяне на полуживот на разпадане закон формула радиоактивни това помага само ако определени параметри: броят на активните изотопи в извадката, това е трудно да се намери достатъчно.
Можете да напишете формулата на ZRR, използвайки понятията за активност и маса на атомите на лекарството.
Активността е пропорционална на броя на радиоактивните атоми: A = A0• 2-t / T, В тази формула А0 - активност на пробата при първоначалното време, А - активност след т секунди, Т - полуживот.
Масата на веществото може да се използва в редовността: m = m0• 2-t / T
По време на еднакво дълги интервали от време, абсолютно идентична част от радиоактивните атоми, налични в този препарат, се разпада.
Закон во всех смыслах является статистическим, определяне на процесите, протичащи в микросвета. Ясно е, че полуразпадът на радиоактивните елементи е статистическа стойност. Вероятността от събитията в атомните ядра предполага, че произволно ядро може да се срине във всеки един момент. Невъзможно е да се предскаже събитие, може да се определи само неговата вероятност в даден момент. В резултат полуживотът няма смисъл:
Существование атома в его первоначальном състоянието може да продължи една секунда и може би милиони години. Не е необходимо да говорим и за живота на тази частица. Въвеждайки стойност, равна на средната стойност на живота на атомите, можем да говорим за съществуването на атоми на радиоактивен изотоп, последиците от радиоактивното разпадане. Полуживотът на атомното ядро зависи от свойствата на даден атом и не зависи от други количества.
Възможно ли е да се реши проблемът: как да се намери полуживот, знаейки средния живот?
Определянето на полуживота на формулата на отношението на средната продължителност на живота на атома и постоянното разпадане не помага.
τ = Т1/2/ ln2 = T1/2/ 0.693 = 1 / Ь.
В този запис, τ е средната продължителност на живота, λ е константата на разпад.
Използване на ZRR за определяне възрастта на индивидаПробите, получени широко в проучвания от края на ХХ век. Точността на определянето на възрастта на изкопаеми артефакти се е увеличила толкова много, че може да даде представа за времето на живота през хилядолетието преди Христа.
Радиовъглероден анализ на изкопаеми органичниПробите се основават на промени в активността на въглерод-14 (радиоактивен въглероден изотоп), който присъства във всички организми. Той влиза в жив организъм в процеса на метаболизма и се съдържа в него в определена концентрация. След смъртта метаболизмът със средата спира. Концентрацията на радиоактивен въглерод намалява поради естественото гниене, а активността намалява пропорционално.
Ако има такава стойност като времето на полуразпад, формулата на закона за радиоактивно разпадане помага да се определи времето от момента на прекратяване на жизнената активност на организма.
Проучванията за радиоактивност бяха проведени през 2007 глабораторни условия. Удивителната способност на радиоактивните елементи да останат активни в продължение на часове, дни и дори години не може да изненада физиците в началото на ХХ век. Изследванията, например торий, бяха придружени от неочакван резултат: в затворен флакон активността му бе значителна. При най-малък дъх тя падна. Заключението беше просто: трансформацията на тория е придружена от освобождаването на радон (газ). Всички елементи в процеса на радиоактивност се трансформират в напълно различна субстанция, която се различава както във физичните, така и в химичните свойства. Това вещество, от своя страна, също е нестабилно. Понастоящем са известни три серии от подобни трансформации.
Познаването на такива трансформации е изключително важно, когатоопределяне на времето за недостъпност на зони, замърсени по време на атомни и ядрени изследвания или катастрофи. Времето на полуразпадане на плутония, в зависимост от неговия изотоп, е в интервала от 86 години (Pu 238) до 80 милиона години (Pu 244). Концентрацията на всеки изотоп дава представа за периода на обеззаразяване на територията.
Известно е, че в наше време има метализначително по-скъпи от златото, среброто и платината. Те включват плутоний. Интересното е, че плутоний, създаден в хода на еволюцията, не се среща в природата. Повечето от елементите, получени в лабораторията. Операцията на плутоний-239 в ядрените реактори я даде възможност да стане изключително популярна в наши дни. Получаването на достатъчно количество от този изотоп за използване в реакторите го прави практически безценен.
Плутоний-239 се получава in vivoкато следствие от веригата от трансформации на уран-239 до нептуний-239 (полуживот - 56 часа). Подобна верига позволява натрупването на плутоний в ядрените реактори. Скоростта на възникване на необходимия брой надхвърля естествената стойност в милиарди пъти.
Можете да говорите много за недостатъците на атомнатаенергията и "странността" на човечеството, което на практика всяко откритие използва, за да унищожи собствения си вид. Откриването на плутоний-239, който е в състояние да участва в ядрена верижна реакция, позволи да бъде използван като източник на мирна енергия. Уран-235, който е аналог на плутоний, е изключително рядък на Земята, много по-трудно е да се изолира от урановата руда, отколкото да се получи плутоний.
Радиоизотопният анализ на радиоактивните изотопи осигурява по-точна картина на жизнения цикъл на дадена проба.
Използвайки веригата от трансформации "уран-торий",съдържащи се в кората, дава възможност да се определи възрастта на нашата планета. Процентът на тези елементи средно в кората е основата на този метод. Според последните данни, възрастта на Земята е 4,6 милиарда години.
