Radyoaktivite çalışmasının tarihi 1 Mart'ta başladı1896, ünlü Fransız bilim adamı Henri Becquerel yanlışlıkla uranyum tuzlarının emisyonunda bir tuhaflık keşfettiğinde. Numune ile aynı kutuda bulunan fotoğraf plakalarının yandığı ortaya çıktı. Bu, uranyumun sahip olduğu garip, çok nüfuz eden radyasyondan kaynaklanıyordu. Bu özellik periyodik tabloyu tamamlayan en ağır elementlerde bulundu. Ona "radyoaktivite" adı verildi.
Bu süreç kendiliğinden dönüşümdürelementin bir izotopunun atomu, temel parçacıkların (elektronlar, helyum atomlarının çekirdekleri) aynı anda salınmasıyla başka bir izotop içine. Atomların dönüşümü, dışarıdan enerjinin emilmesini gerektirmeyen, kendiliğinden ortaya çıktı. Radyoaktif bozunma sırasında enerji salınımı sürecini karakterize eden ana miktara aktivite denir.
A = λN, burada λ bozulma sabiti, N numunedeki aktif atomların sayısıdır.
Α, β, γ-bozunumlarını tahsis edin. Karşılık gelen denklemlere yer değiştirme kuralları denir:
isim | Neler oluyor | Reaksiyon denklemi |
α –decay | atom çekirdeğinin X'in bir helyum atomunun çekirdeğinin serbest bırakılmasıyla bir çekirdek Y'ye dönüşümü | WbirX→Z-2-veA-4+2değil4 |
β - çürüme | atom çekirdeği X'in bir elektron salınımı ile bir çekirdek Y'ye dönüşümü | WbirX→Z + 1vebir+-1ebir |
γ - çürüme | çekirdeğin değişmesine eşlik etmeyen, enerji elektromanyetik dalga şeklinde salınır | WXbir→WCbir+ γ |
Parçacık çökmesi için ayarlanamazbu özel atom. Ona göre, bu bir örüntüden ziyade bir “kaza” gibidir. Bu işlemi karakterize eden enerji salınımı, örneğin aktivitesi olarak tanımlanır.
Sırasında bir zaman olduğu tespit edilmiştir.belirli bir numunenin atomlarının tam olarak yarısı bozunur. Bu zaman aralığına yarılanma ömrü denir. Bu kavramı tanıtmanın amacı nedir?
Döneme eşit bir zamanda,verilen bir numune çürümesindeki tüm aktif atomların tam yarısı. Ancak bu, iki yarı ömürde, tüm aktif atomların tamamen bozulacağı anlamına mı geliyor? Hiç de değil. Belli bir andan sonra, radyoaktif elementlerin yarısı numunede kalır, aynı süre sonunda kalan atomların bir yarısı bozulur vb. Bu durumda, radyasyon uzun bir süre kalır ve yarılanma ömrünü önemli ölçüde aşar. Bu, aktif atomların radyasyondan bağımsız olarak numunede tutulduğu anlamına gelir
Yarı ömür, sadece belirli bir maddenin özelliklerine bağlı olan bir miktardır. Değerin değeri, bilinen birçok radyoaktif izotop için belirlenir.
| isim | tayin | Çürüme türü | yarılanma süresi |
radyum | 88Ra219 | alfa | 0.001 saniye |
magnezyum | 12mg27 | beta | 10 dakika |
radon | 86pH222 | alfa | 3.8 günler |
kobalt | 27ile60 | beta gama | 5.3 yıl |
radyum | 88Ra226 | alfa, gama | 1620 yıl |
Uranus | 92içinde238 | alfa, gama | 4,5 milyar yıl |
Yarılanma ömrü belirlenirdeneysel. Laboratuvar çalışmaları sırasında, aktivite ölçümü tekrar tekrar gerçekleştirilir. Laboratuar numuneleri minimum boyutta olduğundan (araştırmacının güvenliği her şeyden önce), deney birçok kez tekrarlanarak farklı bir zaman aralığıyla gerçekleştirilir. Maddelerin aktivitesindeki değişikliklerin düzenliliğine dayanır.
Yarılanma ömrünü belirlemek içinbu örneğin aktivitesinin belirli zaman aralıklarında ölçümü. Bu parametrenin, radyoaktif bozunma yasasını kullanarak, çürüyen atomların sayısıyla ilişkili olduğu göz önüne alındığında, yarı ömrü belirleyin.
Belirli bir zamanda çalışılan izotopun aktif elementlerinin sayısının, n'nin izlendiği zaman aralığı olan N'ye eşit olmasına izin verin2- t1gözlemin başlangıcı ve bitişi anlarının yeterince yakın olduğu yerlerde. N'nin belirli bir zaman aralığında bozulan atom sayısı olduğunu varsayalım, o zaman n = KN (t2- t1).
Bu ifadede, K = 0.693 / T½, bozulma sabiti olarak adlandırılan orantılılık katsayısıdır. T½, izotopun yarı ömrüdür.
Birim başına zaman aralığını alıyoruz. Bu durumda, K = n / N, birim zaman başına azalmayı gösteren izotop çekirdeklerinin fraksiyonunu gösterir.
Çürüme sabitinin değerini bilerek, çürümenin yarılanma ömrü de belirlenebilir: T½ = 0.693 / K.
Sonuç olarak, birim zamana göre belirli sayıda aktif atom çürümez, fakat bunların belirli bir kısmı bozulur.
Yarı ömür RRP'nin temelidir.Patern, 1903'teki deneysel çalışmaların sonuçlarına dayanarak Frederico Soddy ve Ernest Rutherford tarafından çıkarıldı. Şaşırtıcı bir şekilde, yirminci yüzyılın başlangıcında mükemmel olmaktan uzak aletlerle yapılan çoklu ölçümler, doğru ve makul bir sonuca yol açtı. Radyoaktivite teorisinin temeli oldu. Radyoaktif bozunma yasasının matematiksel kaydını elde ederiz.
- Bırak N0 - belirli bir zamanda aktif atomların sayısı. T zaman aralığı geçtikten sonra N elemanları tamamlanmayacaktır.
- Yarı ömre eşit zamana kadar, aktif elementlerin tam yarısı kalacaktır: N = N0/ 2.
- Başka bir yarı ömürden sonra, numunede aşağıdakiler kalır: N = N0/ 4 = N0/ 22 aktif atomlar.
- Başka bir yarılanma ömrüne eşit bir süre geçtikten sonra, örnek yalnızca korunacaktır: N = N0/ 8 = N0/ 23.
- n yarılanma ömrünün geçtiği zamana kadar N = N örnekte kalacaktır0/ 2n aktif parçacıklar. Bu ifadede n = t / T½: çalışma süresinin yarılanma ömrüne oranı.
- ZRR, problemleri çözmede daha uygun, biraz farklı bir matematiksel ifadeye sahiptir: N = N02-t / t ©.
Desen, aşağıdakilere ek olarak belirlemenizi sağlaryarı ömür, belirli bir zamanda çürümeyen aktif izotopun atom sayısı. Gözlemin başında numunenin atom sayısını bilmek, bir süre sonra, bu ilacın ömrünü belirleyebilirsiniz.
Radyoaktif bozunma yasası için formül, yalnızca belirli parametreler mevcut olduğunda yarılanma ömrünün belirlenmesine yardımcı olur: öğrenilmesi zor olan numunedeki aktif izotopların sayısı.
Bir preparatın aktivite ve atomik kütlesi kavramlarını kullanarak ZRR formülünü yazmak mümkündür.
Aktivite, radyoaktif atom sayısıyla orantılıdır: A = A0• 2-t / T. Bu formülde, A0 Numunenin başlangıçtaki aktivitesi, A, t saniyeden sonraki aktivitedir, T, yarı ömürdür.
Maddenin kütlesi yasalarda kullanılabilir: m = m0• 2-t / T
Eşit zaman dilimlerinde, bu preparatta bulunan radyoaktif atomların tamamen özdeş fraksiyonu bozulur.
Her anlamda yasa istatistikseldir,mikro dünyada meydana gelen süreçlerin belirlenmesi. Radyoaktif elementlerin yarılanma ömrünün istatistiksel bir miktar olduğu açıktır. Atom çekirdeğindeki olayların olasılıklı doğası, keyfi bir çekirdeğin her an parçalanabileceğini düşündürmektedir. Olayı tahmin etmek imkansızdır, sadece belirli bir zamanda olasılığını belirleyebilirsiniz. Sonuç olarak, yarı ömür mantıklı değil:
Orijinalinde bir atomun varlığıdevlet bir saniye ve belki milyonlarca yıl sürebilir. Bu parçacığın ömrü hakkında konuşmak da gerekli değildir. Atomların ömrünün ortalama değerine eşit bir değer ekleyerek, radyoaktif bir izotop atomunun varlığı, radyoaktif bozulmanın sonuçları hakkında konuşabiliriz. Bir atom çekirdeğinin yarı ömrü, belirli bir atomun özelliklerine bağlıdır ve diğer miktarlara bağlı değildir.
Sorunu çözmek mümkün mü: ortalama ömrü bilerek yarılanma ömrü nasıl bulunur?
Yarılanma ömrünü belirlemek için, bir atomun ortalama ömrü ile bozulma sabiti arasındaki ilişkinin formülü daha az yardımcı olmaz.
τ = T1/2/ ln2 = T1/2/ 0.693 = 1 / λ.
Bu kayıtta, τ ortalama ömür, λ bozulma sabiti.
Bireyin yaşını belirlemek için ZRR kullanımıÖrnekler yirminci yüzyılın sonlarında yapılan çalışmalarda yaygınlaştı. Fosil eserlerinin yaşını belirlemenin doğruluğu, M.Ö. bin yıl için yaşam süresi hakkında bir fikir verebilecek kadar artmıştır.
Organik Fosillerin Radyokarbon AnaliziÖrnek, tüm organizmalarda bulunan karbon-14'ün (karbonun radyoaktif izotopu) aktivitesindeki bir değişikliğe dayanmaktadır. Metabolizma sürecinde canlı bir organizmaya girer ve belirli bir konsantrasyonda bulunur. Ölümden sonra çevre ile metabolizma durur. Radyoaktif karbon konsantrasyonu doğal bozulma nedeniyle azalır, aktivite orantılı olarak azalır.
Yarılanma ömrü gibi bir değer varsa, radyoaktif bozunma yasasının formülü, vücudun çalışmayı bıraktığı andan itibaren sürenin belirlenmesine yardımcı olur.
Radyoaktivite çalışmalarılaboratuvar koşulları. Radyoaktif elementlerin saatler, günler ve hatta yıllarca aktif kalması şaşırtıcı kabiliyeti, yirminci yüzyılın başlarında fizikçileri şaşırtmaktan başka bir şey yapamadı. Örneğin toryum çalışmalarına beklenmedik bir sonuç eşlik etti: kapalı bir ampulde aktivitesi önemliydi. En ufak bir nefesle düştü. Sonuç basitti: toryum dönüşümüne radon (gaz) salınımı eşlik ediyor. Radyoaktivite sürecindeki tüm unsurlar, hem fiziksel hem de kimyasal özelliklerle ayırt edilen tamamen farklı bir maddeye dönüşür. Bu madde de kararsızdır. Şu anda, üç benzer dönüşüm serisi bilinmektedir.
Знания о подобных превращениях крайне важны при atom ve nükleer araştırma veya felaketler sırasında enfekte olan bölgelerin erişilemezlik zamanının belirlenmesi. Plütonyumun yarı ömrü - izotopuna bağlı olarak - 86 yıl (Pu 238) ila 80 Ma (Pu 244) arasındadır. Her izotopun konsantrasyonu, bölgenin dezenfeksiyon süresi hakkında bir fikir verir.
Zamanımızda metallerin olduğu bilinmektedir.Altın, gümüş ve platinden önemli ölçüde daha pahalıdır. Plütonyum da onlara aittir. İlginçtir, evrim sürecinde yaratılan plütonyum doğada meydana gelmez. Laboratuarda elde edilen elementlerin çoğu. Plütonyum-239'un nükleer reaktörlerde kullanılması, günümüzde son derece popüler olmasını sağlamıştır. Reaktörlerde kullanılmak üzere bu izotopun yeterli bir miktarının elde edilmesi onu pratikte paha biçilmez kılar.
Plütonyum-239 in vivo elde ediliruranyum-239'un neptunyum-239'a (yarılanma ömrü - 56 saat) dönüşüm zincirinin bir sonucu olarak. Benzer bir zincir, nükleer reaktörlerde plütonyum birikmesine izin verir. Gerekli miktarın ortaya çıkma oranı doğal olanı milyarlarca kez aşıyor.
Atomun eksiklikleri hakkında çok şey konuşabilirsinizenerji ve kendi türlerini yok etmek için hemen hemen her keşfi kullanan insanlığın "tuhaflıkları". Bir nükleer zincir reaksiyonuna katılabilen plütonyum-239'un keşfi, barışçıl bir enerji kaynağı olarak kullanılmasına izin verdi. Plütonyumun bir analogu olan Uranyum-235, Dünya'da son derece nadirdir; uranyum cevherinden izole etmek, plütonyum elde etmekten çok daha zordur.
Radyoaktif elementlerin izotoplarının radyoizotop analizi, belirli bir numunenin ömrü hakkında daha doğru bir fikir verir.
"Uranyum - toryum" dönüşüm zincirini kullanarak,yer kabuğunda bulunan gezegenimizin yaşını belirlemeyi mümkün kılar. Bu elementlerin dünya kabuğu boyunca ortalama yüzdesi bu yöntemin temelidir. Son verilere göre, Dünya'nın yaşı 4.6 milyar yıldır.
