POLOVIČNÝ ŽIVOT

POLOVIČNÝ ŽIVOT, čas potrebný na rozpad polovice daného počtu jadier rádioaktívneho izotopu (ktoré sa premenia na iný prvok alebo izotop). Meria sa iba polčas rozpadu, pretože nedochádza k úplnému rozpadu. Polčas zostáva konštantný pri akejkoľvek teplote a tlaku, ale medzi jednotlivými izotopmi sa značne líši. Kyslík-20 má polčas rozpadu 14 sekúnd, zatiaľ čo urán-234 má približne 250 000 rokov. Rozpad rádioaktívneho izotopu je sprevádzaný emisiou častíc alfa a beta. Meraním intenzity ich uvoľňovania je možné skúmať rozpad. Termín "polčas rozpadu" sa tiež vzťahuje na častice, ktoré sa náhodne rozpadajú na nové častice. Voľný neutrón sa teda rozpadne na protón a elektrón. Pozri tiež RÁDIOAKTÍVNE DATOVANIE, RÁDIOAKTÍVNY ROZPAD.

Vedecko-technický encyklopedický slovník.

Pozrite sa, čo je "HALF-LIFE" v iných slovníkoch:

Časový interval, počas ktorého sa počiatočný počet rádioaktívnych jadier zníži v priemere na polovicu. V prítomnosti rádioaktívnych jadier N0 v čase t=0 ich počet N klesá s časom podľa zákona: N=N0e lt, kde l je konštanta rádioaktívneho rozpadu … Fyzická encyklopédia

Čas, ktorý trvá, kým sa polovica pôvodného rádioaktívneho materiálu alebo pesticídu rozloží. Ekologický encyklopedický slovník. Kišiňov: Hlavné vydanie Moldavskej sovietskej encyklopédie. I.I. dedko. 1989... Ekologický slovník

POLOVIČNÝ ŽIVOT- časový interval T1/2, počas ktorého sa počet nestabilných jadier zníži na polovicu. T1/2 = 0,693/λ = 0,693 τ, kde λ je konštanta rádioaktívneho rozpadu; τ je priemerná dĺžka života rádioaktívneho jadra. Pozri tiež Rádioaktivita… Ruská encyklopédia ochrany práce

polovičný život- Čas, počas ktorého aktivita rádioaktívneho zdroja klesne na polovicu hodnoty. [Nedeštruktívny testovací systém. Druhy (metódy) a technológia nedeštruktívneho skúšania. Termíny a definície (referenčná príručka). Moskva 2003]… … Technická príručka prekladateľa

Kvantový mechanický systém (častica, jadro, atóm, hladina energie atď.) má čas T½, počas ktorého sa systém rozpadá s pravdepodobnosťou 1/2. Ak sa uvažuje o súbore nezávislých častíc, potom v rámci jedného obdobia ... Wikipedia

Rádionuklid (T1 / 2), časové obdobie, počas ktorého sa počet rádioaktívnych jadier v priemere zníži na polovicu. * * * HALF-LIFE POLOLÉV rádionuklidu (T1/2), časový interval, počas ktorého počiatočný počet rádioaktívnych atómov… … encyklopedický slovník

polovičný život- pusėjimo trukmė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. polovičný život; polčas rozpadu; polovičná hodnota čas vok. Halbwertszeit, f; Rückenhalbwertsdauer, f; Rückenhalbwertzeit, rus. polčas rozpadu, n; polčas rozpadu, n; polčas rozpadu, m… … Fizikos terminų žodynas

polovičný život- skilimo pusėjimo trukmė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. polčas rozpadu; doba rozpadu vok. Halbwertszeit des radioaktiven Zerfalls, f rus. polčas rozpadu, m; polčas rozpadu, m pranc. periode de mi vie, f; obdobie de… … Fizikos terminų žodynas

POLOVIČNÝ ŽIVOT- (T0,5) doba rozpadu v pôde a iných médiách. Najčastejšie táto hodnota charakterizuje stratu pesticídnych vlastností o 50% ... Pesticídy a regulátory rastu rastlín

polovičný život- pusėjimo trukmė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vidutinis laiko tarpas, per kurį skyla pusė visų radioaktyviojo nuklido bandinio atomų. atitikmenys: angl. polovičný život; polčas rozpadu; polovičná hodnota čas vok. Halbperióda, ..... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

knihy

• Polčas rozpadu, E. Kotova.Provokačný román ponúka pohľad do kľúčovej dierky. A tam sa odvíja skutočná storočná história ruskej rodiny, ktorá sa začína v prvý deň 20. storočia v idylickom pohodlí...

Najdôležitejšou charakteristikou rádionuklidu je okrem iných vlastností jeho rádioaktivita, teda počet rozpadov za jednotku času (počet jadier, ktoré sa rozložia za 1 sekundu).

Jednotkou aktivity rádioaktívnej látky je Becquerel (Bq). 1 Becquerel = 1 rozpad za sekundu.

Doteraz sa stále používa mimosystémová jednotka aktivity rádioaktívnej látky Curie (Ci). 1 Ki \u003d 3,7 * 1 010 Bq

Polčas rozpadu rádioaktívnej látky

snímka číslo 10

Polčas rozpadu (T1 / 2) - miera rýchlosti rádioaktívneho rozpadu látky - čas, za ktorý sa rádioaktivita látky zníži na polovicu, alebo čas, za ktorý sa rozpadne polovica jadier v látke. .

Po čase rovnajúcom sa jednému polčasu rozpadu rádionuklidu sa jeho aktivita zníži o polovicu pôvodnej hodnoty, po dvoch polčasoch - 4-krát atď. Z výpočtu vyplýva, že po čase rovnajúcom sa desiatim polčasom rozpadu rádionuklidu sa jeho aktivita zníži asi tisíckrát.

Polčasy rôznych rádioaktívnych izotopov (rádionuklidov) sa pohybujú od zlomkov sekundy až po miliardy rokov.

snímka číslo 11

Rádioaktívne izotopy s polčasom rozpadu kratším ako deň alebo mesiace sa nazývajú krátkodobé a viac ako niekoľko mesiacov a rokov sa nazývajú dlhoveké.

snímka číslo 12

Druhy ionizujúceho žiarenia

Všetko žiarenie je sprevádzané uvoľňovaním energie. Keď je napríklad ožiarené tkanivo ľudského tela, časť energie sa prenesie na atómy, ktoré tvoria toto tkanivo.

Budeme zvažovať procesy alfa, beta a gama žiarenia. Všetky vznikajú pri rozpade atómových jadier rádioaktívnych izotopov prvkov.

snímka číslo 13

alfa žiarenia

Alfa častice sú kladne nabité jadrá hélia s vysokou energiou.

snímka číslo 14

Ionizácia hmoty alfa časticou

Keď alfa častica prejde v tesnej blízkosti elektrónu, pritiahne ho a môže ho vytiahnuť zo svojej normálnej dráhy. Atóm stráca elektrón a stáva sa tak kladne nabitým iónom.

Ionizácia atómu vyžaduje približne 30-35 eV (elektrónvoltov) energie. Alfa častica, ktorá má na začiatku svojho pohybu napríklad 5 000 000 eV energie, sa teda môže stať zdrojom tvorby viac ako 100 000 iónov predtým, než prejde do stavu pokoja.

Hmotnosť častíc alfa je asi 7000-krát väčšia ako hmotnosť elektrónu. Veľká hmotnosť častíc alfa určuje priamosť ich prechodu cez elektrónové obaly atómov pri ionizácii hmoty.

Alfa častica stráca malý zlomok svojej pôvodnej energie na každý elektrón, ktorý berie z atómov hmoty, keď ňou prechádza. Kinetická energia častice alfa a jej rýchlosť neustále klesajú. Keď sa vyčerpá všetka kinetická energia, alfa častica sa zastaví. V tom momente zachytí dva elektróny a po premene na atóm hélia stráca schopnosť ionizovať hmotu.

snímka číslo 15

beta žiarenia

Beta žiarenie je proces vyžarovania elektrónov priamo z jadra atómu. Elektrón v jadre vzniká, keď sa neutrón rozpadne na protón a elektrón. Protón zostáva v jadre, zatiaľ čo elektrón je emitovaný ako beta žiarenie.

snímka číslo 16

Ionizácia hmoty beta časticou

B-častica vyradí jeden z orbitálnych elektrónov stabilného chemického prvku. Tieto dva elektróny majú rovnaký elektrický náboj a hmotnosť. Preto, keď sa elektróny stretnú, budú sa navzájom odpudzovať a meniť svoje počiatočné smery pohybu.

Keď atóm stratí elektrón, stane sa z neho kladne nabitý ión.

snímka číslo 17

Gama žiarenie

Gama žiarenie nie je tvorené časticami ako alfa a beta žiarenie. Rovnako ako svetlo Slnka je to elektromagnetická vlna. Gama žiarenie je elektromagnetické (fotónové) žiarenie, pozostávajúce z gama kvánt a emitované pri prechode jadier z excitovaného stavu do základného stavu pri jadrových reakciách alebo anihilácii častíc. Toto žiarenie má vysokú prenikavú silu vďaka tomu, že má oveľa kratšiu vlnovú dĺžku ako svetlo a rádiové vlny. Energia gama žiarenia môže dosiahnuť veľké hodnoty a rýchlosť šírenia gama žiarenia sa rovná rýchlosti svetla. Žiarenie gama spravidla sprevádza žiarenie alfa a beta, pretože v prírode prakticky neexistujú žiadne atómy, ktoré vyžarujú iba gama lúče. Gama žiarenie je podobné röntgenovému žiareniu, ale líši sa od neho povahou pôvodu, elektromagnetickou vlnovou dĺžkou a frekvenciou.

Polovičný život

Polovičný život kvantový mechanický systém (častica, jadro, atóm, energetická hladina a pod.) - čas T½ , počas ktorej sa systém rozpadá s pravdepodobnosťou 1/2. Ak sa vezme do úvahy súbor nezávislých častíc, potom počas jedného polčasu rozpadu sa počet prežívajúcich častíc zníži v priemere 2-krát. Termín sa vzťahuje iba na exponenciálne sa rozpadajúce systémy.

Nemalo by sa predpokladať, že všetky častice odobraté v počiatočnom okamihu sa rozložia za dva polčasy rozpadu. Pretože každý polčas rozpadu znižuje počet prežívajúcich častíc na polovicu, v čase 2 T½ zostane štvrtinou pôvodného počtu častíc pre 3 T½ - jedna osmina atď. Vo všeobecnosti podiel prežívajúcich častíc (alebo presnejšie pravdepodobnosť prežitia p pre danú časticu) závisí od času t nasledujúcim spôsobom:

Polčas rozpadu, stredná doba života τ a konštanta rozpadu λ súvisia s nasledujúcimi vzťahmi:

.

Pretože ln2 = 0,693…, polčas rozpadu je asi o 30 % kratší ako životnosť.

Niekedy sa polčas rozpadu nazýva aj polčas rozpadu.

Príklad

Ak pre daný časový okamih určíme počet jadier schopných rádioaktívnej premeny N a časový interval po ňom t 2 - t 1, kde t 1 a t 2 - pomerne blízke časy ( t 1 < t 2) a počet rozpadajúcich sa atómových jadier v tomto časovom období n, potom n = KN(t 2 - t jeden). Kde je koeficient proporcionality K = 0,693/T½ sa nazýva rozpadová konštanta. Ak prijmeme rozdiel ( t 2 - t 1) rovný jednej, to znamená, že časový interval pozorovania je rovný jednej K = n/N a následne rozpadová konštanta ukazuje zlomok dostupného počtu atómových jadier, ktoré podliehajú rozpadu za jednotku času. Následne dochádza k rozpadu tak, že sa za jednotku času rozpadne rovnaký zlomok dostupného počtu atómových jadier, čo určuje zákon exponenciálneho rozpadu.

Hodnoty polčasov pre rôzne izotopy sú rôzne; pre niektoré, najmä rýchlo sa rozpadajúce, sa polčas môže rovnať milióntinám sekundy a pre niektoré izotopy, ako je urán 238 a tórium 232, sa rovná 4,498 * 10 9 a 1,389 * 10 10 rokov. Je ľahké spočítať počet atómov uránu 238, ktoré prechádzajú transformáciou v danom množstve uránu, napríklad jeden kilogram za sekundu. Množstvo akéhokoľvek prvku v gramoch, ktoré sa číselne rovná atómovej hmotnosti, obsahuje, ako viete, 6,02 * 10 23 atómov. Preto podľa vyššie uvedeného vzorca n = KN(t 2 - t 1) nájdite počet atómov uránu, ktoré sa rozpadajú v jednom kilograme za jednu sekundu, pričom majte na pamäti, že ich je 365 * 24 * 60 * 60 sekúnd za rok,

Výpočty vedú k tomu, že v jednom kilograme uránu sa za jednu sekundu rozpadne dvanásť miliónov atómov. Napriek takémuto obrovskému počtu je miera transformácie stále zanedbateľná. V skutočnosti sa nasledujúca časť uránu rozpadá za sekundu:

Z dostupného množstva uránu sa teda jeho frakcia rovná

Vráťme sa opäť k základnému zákonu rádioaktívneho rozpadu KN(t 2 - t 1), teda na skutočnosť, že z dostupného počtu atómových jadier sa za jednotku času rozpadne len jedna a tá istá časť z nich, a vzhľadom na úplnú nezávislosť atómových jadier v akejkoľvek látke od seba navzájom, môžeme povedať, že tento zákon je štatistický v tom zmysle, že presne neudáva, ktoré atómové jadrá sa v danom časovom období rozložia, ale vypovedá len o ich počte. Tento zákon nepochybne zostáva platný iba pre prípad, keď je dostupný počet jadier veľmi veľký. Niektoré z atómových jadier sa v nasledujúcom okamihu rozložia, zatiaľ čo iné jadrá prejdú transformáciou oveľa neskôr, takže keď je dostupný počet rádioaktívnych atómových jadier relatívne malý, zákon rádioaktívneho rozpadu nemusí byť úplne splnený.

Čiastočný polčas rozpadu

Ak systém s polčasom rozpadu T 1/2 sa môže rozpadnúť niekoľkými kanálmi, pre každý z nich je možné určiť čiastočný polčas rozpadu. Nech sa pravdepodobnosť rozpadu zníži i-tý kanál (faktor vetvenia) sa rovná pi. Potom čiastočný polčas rozpadu i-tý kanál sa rovná

Čiastočný má význam polčasu rozpadu, ktorý by daný systém mal, keby boli všetky rozpadové kanály "vypnuté" okrem i th. Pretože podľa definície, potom pre akýkoľvek kanál rozpadu.

stabilita polčasu rozpadu

Vo všetkých pozorovaných prípadoch (okrem niektorých izotopov rozpadajúcich sa záchytom elektrónov) bol polčas konštantný (samostatné správy o zmene periódy boli spôsobené nedostatočnou presnosťou experimentu, najmä neúplným prečistením od vysoko aktívnych izotopov). V tomto ohľade sa polčas rozpadu považuje za nezmenený. Na tomto základe je postavené určovanie absolútneho geologického veku hornín, ako aj rádiouhlíková metóda určovania veku biologických pozostatkov.

Predpoklad premenlivosti polčasu rozpadu využívajú kreacionisti, ako aj predstavitelia tzv. „alternatívnej vedy“ na vyvrátenie vedeckého datovania hornín, pozostatkov živých bytostí a historických nálezov, aby sa ešte viac vyvrátili vedecké teórie postavené pomocou takéhoto datovania. (Pozri napr. články Kreacionizmus, Vedecký kreacionizmus, Kritika evolucionizmu, Turínske plátno).

Variabilita rozpadovej konštanty pre záchyt elektrónov bola experimentálne pozorovaná, ale leží v rámci percent v celom rozsahu tlakov a teplôt dostupných v laboratóriu. Polčas rozpadu sa v tomto prípade mení v dôsledku určitej (dosť slabej) závislosti hustoty vlnovej funkcie orbitálnych elektrónov v okolí jadra od tlaku a teploty. Významné zmeny v rozpadovej konštante boli pozorované aj pri silne ionizovaných atómoch (teda v limitujúcom prípade plne ionizovaného jadra môže dôjsť k záchytu elektrónu len pri interakcii jadra s voľnými elektrónmi plazmy; navyše rozpad, ktorý je povolený pre neutrálne atómy, v niektorých prípadoch pre silne ionizované atómy môžu byť kinematicky zakázané). Všetky tieto možnosti zmeny rozpadových konštánt sa samozrejme nedajú použiť na „vyvrátenie“ rádiochronologického datovania, pretože chyba samotnej rádiochronometrickej metódy pre väčšinu izotopových chronometrov je viac ako percento a vysoko ionizované atómy v prírodných objektoch na Zemi nemôžu existujú už dlho..

História skúmania rádioaktivity sa začala 1. marca 1896, keď slávny francúzsky vedec náhodou objavil zvláštnosť vo vyžarovaní uránových solí. Ukázalo sa, že fotografické platne umiestnené v tej istej krabici so vzorkou boli osvetlené. Podivné, vysoko prenikavé žiarenie, ktoré k tomu spôsobil urán. Táto vlastnosť bola nájdená v najťažších prvkoch, ktoré dopĺňajú periodickú tabuľku. Dostal názov „rádioaktivita“.

Uvádzame charakteristiky rádioaktivity

Tento proces je spontánna premena atómu izotopu prvku na iný izotop za súčasného uvoľnenia elementárnych častíc (elektrónov, jadier atómov hélia). Transformácia atómov sa ukázala byť spontánna, nevyžadujúca absorpciu energie zvonku. Hlavná veličina charakterizujúca proces uvoľňovania energie v priebehu sa nazýva aktivita.

Aktivita rádioaktívnej vzorky je pravdepodobný počet rozpadov danej vzorky za jednotku času. V medzinárodnej) jednotke merania sa nazýva becquerel (Bq). V 1 becquerelovi sa odoberie aktivita takej vzorky, v ktorej v priemere nastáva 1 rozpad za sekundu.

A=λN, kde λ je rozpadová konštanta, N je počet aktívnych atómov vo vzorke.

Prideľte α, β, γ-rozpady. Zodpovedajúce rovnice sa nazývajú pravidlá posunu:

Časový interval v rádioaktivite

Pre tento konkrétny atóm nie je možné určiť moment rozpadu častice. Pre neho je to skôr „nehoda“ ako vzor. Uvoľňovanie energie charakterizujúce tento proces je definované ako aktivita vzorky.

Bolo pozorované, že sa časom mení. Hoci jednotlivé prvky vykazujú prekvapivú stálosť stupňa radiácie, existujú látky, ktorých aktivita sa v pomerne krátkom čase niekoľkonásobne zníži. Úžasná rozmanitosť! Je možné nájsť vzor v týchto procesoch?

Zistilo sa, že existuje čas, počas ktorého sa rozpadne presne polovica atómov danej vzorky. Tento časový interval sa nazýva "polčas rozpadu". Aký význam má zavedenie tohto konceptu?

polovičný život?

Zdá sa, že za čas rovný perióde sa rozpadne presne polovica všetkých aktívnych atómov danej vzorky. Znamená to však, že v čase dvoch polčasov rozpadu sa všetky aktívne atómy úplne rozložia? Vôbec nie. Po určitom okamihu zostane vo vzorke polovica rádioaktívnych prvkov, po rovnakom čase sa polovica zvyšných atómov rozpadne atď. V tomto prípade žiarenie pretrváva dlhú dobu, výrazne prekračuje polčas rozpadu. To znamená, že aktívne atómy sú zadržané vo vzorke bez ohľadu na žiarenie

Polčas rozpadu je hodnota, ktorá závisí výlučne od vlastností danej látky. Hodnota veličiny bola stanovená pre mnohé známe rádioaktívne izotopy.

Tabuľka: "Počas rozpadu jednotlivých izotopov"

Polčas rozpadu bol stanovený experimentálne. V priebehu laboratórnych štúdií sa aktivita opakovane meria. Keďže laboratórne vzorky majú minimálnu veľkosť (bezpečnosť výskumníka je prvoradá), experiment sa vykonáva v rôznych časových intervaloch a mnohokrát sa opakuje. Vychádza zo zákonitosti zmien aktivity látok.

Na stanovenie polčasu rozpadu sa v určitých časových intervaloch meria aktivita danej vzorky. Ak vezmeme do úvahy skutočnosť, že tento parameter súvisí s počtom rozpadnutých atómov, pomocou zákona rádioaktívneho rozpadu sa určí polčas rozpadu.

Príklad definície izotopu

Nech je počet aktívnych prvkov študovaného izotopu v danom časovom okamihu rovný N, časový interval, počas ktorého sa pozorovanie uskutočňuje t 2 - t 1, pričom okamihy začiatku a konca pozorovania sú blízko seba dosť. Predpokladajme, že n je počet atómov, ktoré sa rozpadli v danom časovom intervale, potom n = KN(t 2 - t 1).

V tomto výraze je K \u003d 0,693 / T½ koeficient proporcionality, ktorý sa nazýva konštanta rozpadu. T½ je polčas rozpadu izotopu.

Zoberme si časový interval ako jednotku. V tomto prípade K = n/N označuje podiel prítomných izotopových jadier, ktoré sa rozpadajú za jednotku času.

Pri poznaní hodnoty konštanty rozpadu je možné určiť aj polčas rozpadu: T½ = 0,693/K.

Z toho vyplýva, že za jednotku času sa nerozpadne určitý počet aktívnych atómov, ale ich určitý podiel.

Zákon rádioaktívneho rozpadu (LRR)

Polčas rozpadu je základom RRR. Vzor odvodili Frederico Soddy a Ernest Rutherford na základe výsledkov experimentálnych štúdií v roku 1903. Je prekvapujúce, že viacnásobné merania vykonané prístrojmi, ktoré majú ďaleko k dokonalosti, v podmienkach začiatku 20. storočia viedli k presnému a opodstatnenému výsledku. Stala sa základom teórie rádioaktivity. Odvoďme matematický zápis zákona rádioaktívneho rozpadu.

Nech N 0 je počet aktívnych atómov v danom čase. Po uplynutí časového intervalu t zostane N prvkov nerozpadnutých.

V čase, ktorý sa rovná polčasu rozpadu, zostane presná polovica aktívnych prvkov: N=N 0 /2.

Po ďalšom polčase rozpadu zostáva vo vzorke: N=N 0 /4=N 0 /2 2 aktívne atómy.

Po uplynutí času, ktorý sa rovná ešte jednému polčasu rozpadu, sa vzorka uloží iba: N=N 0 /8=N 0 /2 3 .

V čase, keď prejde n polčasov, zostane vo vzorke N=N 0 /2 n aktívnych častíc. V tomto vyjadrení n=t/T½: pomer času štúdie k polčasu rozpadu.

ZRR má trochu iné matematické vyjadrenie, vhodnejšie pri riešení úloh: N=N 0 2 - t/ T½.

Pravidelnosť umožňuje určiť okrem polčasu rozpadu aj počet atómov aktívneho izotopu, ktoré sa v danom čase nerozpadli. Pri znalosti počtu atómov vzorky na začiatku pozorovania je po určitom čase možné určiť životnosť daného prípravku.

Vzorec pre zákon rádioaktívneho rozpadu pomáha určiť polčas rozpadu iba vtedy, ak sú prítomné určité parametre: počet aktívnych izotopov vo vzorke, ktorý je dosť ťažké zistiť.

Dôsledky zákona

Vzorec RRR môžete zapísať pomocou konceptov aktivity a hmotnosti atómov liečiva.

Aktivita je úmerná počtu rádioaktívnych atómov: A=A 0,2 -t/T. V tomto vzorci je Ao aktivita vzorky v počiatočnom čase, A je aktivita po t sekundách, T je polčas rozpadu.

Hmotnosť látky môže byť použitá v zákonitosti: m=m 0,2 -t/T

Počas akýchkoľvek rovnakých časových intervalov sa rozpadá absolútne rovnaký podiel rádioaktívnych atómov prítomných v danom prípravku.

Hranice aplikovateľnosti zákona

Zákon v každom zmysle je štatistický a určuje procesy prebiehajúce v mikrokozme. Je jasné, že polčas rozpadu rádioaktívnych prvkov je štatistická veličina. Pravdepodobná povaha udalostí v atómových jadrách naznačuje, že ľubovoľné jadro sa môže kedykoľvek rozpadnúť. Udalosť nie je možné predpovedať, dá sa určiť len jej pravdepodobnosť v danom okamihu. V dôsledku toho je polčas bezvýznamný:

• pre jeden atóm;
• pre vzorku s minimálnou hmotnosťou.

Životnosť atómu

Existencia atómu v pôvodnom stave môže trvať sekundu alebo možno milióny rokov. O životnosti tejto častice tiež nie je potrebné hovoriť. Zavedením hodnoty rovnajúcej sa priemernej hodnote životnosti atómov môžeme hovoriť o existencii atómov rádioaktívneho izotopu, dôsledkoch rádioaktívneho rozpadu. Polčas rozpadu jadra atómu závisí od vlastností daného atómu a nezávisí od iných veličín.

Je možné vyriešiť problém: ako nájsť polčas rozpadu, keď poznáme priemernú životnosť?

Na určenie polčasu rozpadu nie menej pomáha vzorec pre vzťah medzi priemernou dobou života atómu a konštantou rozpadu.

τ= Ti/2/ln2= T1/2/0,693=1/A.

V tomto zápise je τ stredná doba života, λ je rozpadová konštanta.

Použitie polčasu rozpadu

Použitie ZRR na určenie veku jednotlivých vzoriek sa v štúdiách rozšírilo na konci 20. storočia. Presnosť určovania veku fosílnych artefaktov sa zvýšila natoľko, že môže poskytnúť predstavu o dobe života tisícročia pred naším letopočtom.

Fosílne organické vzorky sú založené na zmenách aktivity uhlíka-14 (rádioaktívny izotop uhlíka) prítomného vo všetkých organizmoch. Do živého organizmu sa dostáva v procese látkovej premeny a je v ňom obsiahnutá v určitej koncentrácii. Po smrti sa výmena látok s okolím zastaví. Koncentrácia rádioaktívneho uhlíka v dôsledku prirodzeného rozpadu klesá, aktivita úmerne klesá.

Ak existuje taká hodnota ako polčas rozpadu, vzorec pre zákon rádioaktívneho rozpadu pomáha určiť čas od ukončenia života organizmu.

Reťazce rádioaktívnej transformácie

Štúdie rádioaktivity sa uskutočňovali v laboratórnych podmienkach. Úžasná schopnosť rádioaktívnych prvkov zostať aktívne hodiny, dni a dokonca roky nemohla prekvapiť fyzikov začiatku dvadsiateho storočia. Štúdie, napríklad tória, boli sprevádzané neočakávaným výsledkom: v uzavretej ampulke bola jeho aktivita významná. Pri najmenšom nádychu spadla. Záver sa ukázal byť jednoduchý: premena tória je sprevádzaná uvoľňovaním radónu (plynu). Všetky prvky sa v procese rádioaktivity menia na úplne inú látku, ktorá sa líši fyzikálnymi aj chemickými vlastnosťami. Táto látka je zase nestabilná. V súčasnosti sú známe tri série podobných transformácií.

Poznanie takýchto premien je mimoriadne dôležité pri určovaní času neprístupnosti zón kontaminovaných v priebehu atómového a jadrového výskumu alebo katastrof. Polčas rozpadu plutónia - v závislosti od jeho izotopu - sa pohybuje od 86 rokov (Pu 238) do 80 miliónov rokov (Pu 244). Koncentrácia každého izotopu dáva predstavu o období dezinfekcie územia.

najdrahší kov

Je známe, že v našej dobe sú kovy oveľa drahšie ako zlato, striebro a platina. Zahŕňajú plutónium. Je zaujímavé, že plutónium vytvorené v procese evolúcie sa v prírode nevyskytuje. Väčšina prvkov bola získaná v laboratórnych podmienkach. Využitie plutónia-239 v jadrových reaktoroch umožnilo, že sa v súčasnosti stalo mimoriadne populárnym. Získanie dostatočného množstva tohto izotopu na použitie v reaktoroch ho robí prakticky neoceniteľným.

Plutónium-239 sa získava v prírodných podmienkach ako výsledok reťazca transformácií uránu-239 na neptúnium-239 (polčas rozpadu - 56 hodín). Podobný reťazec umožňuje akumulovať plutónium v ​​jadrových reaktoroch. Miera výskytu požadovaného množstva prevyšuje prirodzenú miliardu krát.

Energetická aplikácia

Môžete veľa hovoriť o nedostatkoch jadrovej energie a o „podivnosti“ ľudstva, ktoré používa takmer akýkoľvek objav na zničenie vlastného druhu. Objav plutónia-239, ktoré je schopné sa zúčastniť, umožnilo jeho využitie ako zdroj mierovej energie. Urán-235, ktorý je analógom plutónia, je na Zemi extrémne vzácny, je oveľa ťažšie ho z neho izolovať ako získať plutónium.

Vek Zeme

Rádioizotopová analýza izotopov rádioaktívnych prvkov poskytuje presnejšiu predstavu o životnosti konkrétnej vzorky.

Pomocou reťazca premien "urán - tórium", obsiahnutého v zemskej kôre, je možné určiť vek našej planéty. Základom tejto metódy je priemerné percento týchto prvkov v celej zemskej kôre. Podľa najnovších údajov je vek Zeme 4,6 miliardy rokov.

Polčas rozpadu látky, ktorá je v štádiu rozpadu, je čas, počas ktorého sa množstvo tejto látky zníži na polovicu. Tento výraz sa pôvodne používal na opis rozpadu rádioaktívnych prvkov, ako je urán alebo plutónium, ale vo všeobecnosti ho možno použiť pre akúkoľvek látku, ktorá podlieha rozpadu určitou alebo exponenciálnou rýchlosťou. Polčas rozpadu akejkoľvek látky môžete vypočítať tak, že poznáte rýchlosť rozpadu, čo je rozdiel medzi počiatočným množstvom látky a množstvom látky, ktorá zostane po určitom čase. Čítajte ďalej a zistite, ako rýchlo a jednoducho vypočítať polčas rozpadu látky.

Kroky

Výpočet polčasu rozpadu

1. Vydeľte množstvo látky v jednom časovom bode množstvom látky, ktorá zostala po určitom časovom období.

   • Vzorec na výpočet polčasu rozpadu: t 1/2 = t * ln(2)/ln(N0/Nt)
   • V tomto vzorci: t je uplynutý čas, N 0 je počiatočné množstvo látky a N t je množstvo látky po uplynutí času.
   • Napríklad, ak je počiatočné množstvo 1500 gramov a konečný objem je 1000 gramov, počiatočné množstvo vydelené konečným objemom je 1,5. Predpokladajme, že čas, ktorý uplynul, je 100 minút, t.j. (t) = 100 minút.

2. Vypočítajte základný 10 logaritmus čísla (log) získaného v predchádzajúcom kroku. Ak to chcete urobiť, zadajte výsledné číslo do vedeckej kalkulačky a potom stlačte tlačidlo log, alebo zadajte log(1.5) a stlačte znamienko rovnosti, aby ste získali výsledok.

   • Logaritmus čísla vzhľadom na daný základ je exponent, na ktorý je potrebné zvýšiť základ (to znamená toľkokrát, koľkokrát je potrebné základ vynásobiť), aby sme získali toto číslo. Základ 10 sa používa v logaritmoch so základom 10. Tlačidlo log na kalkulačke zodpovedá logaritmu so základom 10. Niektoré kalkulačky počítajú prirodzené logaritmy ln.
   • Keď log(1,5) = 0,176, znamená to, že základ 10 logaritmu 1,5 je 0,176. To znamená, že ak sa číslo 10 zvýši na 0,176, dostanete 1,5.

3. Vynásobte uplynutý čas desiatkovým logaritmom 2. Ak vypočítate log(2) na kalkulačke, dostanete 0,30103. Upozorňujeme, že uplynulý čas je 100 minút.

   • Napríklad, ak je uplynutý čas 100 minút, vynásobte 100 číslom 0,30103. Výsledok je 30,103.

4. Vydeľte číslo získané v treťom kroku číslom vypočítaným v druhom kroku.

   • Ak sa napríklad 30,103 vydelí číslom 0,176, výsledkom bude 171,04. Takto sme získali polčas rozpadu látky vyjadrený v jednotkách času použitých v treťom kroku.

5. Pripravený. Teraz, keď ste vypočítali polčas rozpadu tohto problému, musíte venovať pozornosť skutočnosti, že na výpočty sme použili desiatkový logaritmus, ale môžete použiť aj prirodzený logaritmus ln - výsledok by bol rovnaký. A v skutočnosti sa pri výpočte polčasu rozpadu častejšie používa prirodzený logaritmus.

   • To znamená, že budete musieť vypočítať prirodzené logaritmy: ln(1,5) (výsledok 0,405) a ln(2) (výsledok 0,693). Potom, ak vynásobíte ln(2) 100 (čas), dostanete 0,693 x 100 = 69,3 a vydelíte 0,405, dostanete výsledok 171,04 - rovnaký ako pri použití základného 10 logaritmu.

   Riešenie problémov súvisiacich s polčasom rozpadu

   1. Zistite, koľko látky so známym polčasom rozpadu zostáva po určitom čase. Vyriešte nasledujúci problém: Pacientovi bolo podaných 20 mg jódu-131. Koľko zostane po 32 dňoch? Polčas rozpadu jódu-131 je 8 dní. Tento problém vyriešite takto:

      • Zistite, koľkokrát sa látka znížila na polovicu za 32 dní. Aby sme to urobili, zistíme, koľkokrát sa 8 (to je polčas rozpadu jódu) zmestí do 32 (v počte dní). To vyžaduje 32/8 = 4, takže množstvo látky bolo štyrikrát znížené na polovicu.
      • Inými slovami, to znamená, že po 8 dňoch bude 20 mg / 2, to znamená 10 mg látky. Po 16 dňoch to bude 10 mg / 2 alebo 5 mg látky. Po 24 dňoch zostane 5 mg / 2, to znamená 2,5 mg látky. Nakoniec po 32 dňoch bude mať pacient 2,5 mg/2 alebo 1,25 mg látky.

   2. Zistite polčas rozpadu látky, ak poznáte počiatočné a zostávajúce množstvo látky, ako aj uplynutý čas. Vyriešte nasledujúci problém: Laboratórium dostalo 200 g technécia-99m a o deň neskôr zostalo len 12,5 g izotopov. Aký je polčas rozpadu technécia-99m? Tento problém vyriešite takto:

      • Urobme to v opačnom poradí. Ak zostalo 12,5 g látky, potom pred jej dvojnásobným znížením bolo 25 g látky (pretože 12,5 x 2); pred tym bolo 50g hmoty a aj predtym bolo 100g a nakoniec pred tym 200g.
      • To znamená, že prešli 4 polčasy, kým z 200 g látky zostalo 12,5 g látky.Ukazuje sa, že polčas je 24 hodín / 4-krát, čiže 6 hodín.

   3. Zistite, koľko polčasov je potrebných na to, aby sa množstvo látky znížilo na určitú hodnotu. Vyriešte nasledujúci problém: Polčas rozpadu uránu-232 je 70 rokov. Koľko polčasov rozpadu bude trvať, kým sa 20 g látky zníži na 1,25 g? Tento problém vyriešite takto:

      • Začnite s 20 g a postupne znižujte. 20 g/2 = 10 g (1 polčas rozpadu), 10 g/2 = 5 (2 polčasy rozpadu), 5 g/2 = 2,5 (3 polčasy rozpadu) a 2,5/2 = 1,25 (4 polčasy rozpadu). Odpoveď: Potrebné sú 4 polčasy rozpadu.

   Varovania

   • Polčas rozpadu je hrubý odhad času, ktorý je potrebný na rozpad polovice zostávajúcej látky, nejde o presný výpočet. Napríklad, ak z látky zostane iba jeden atóm, potom po polčase rozpadu nezostane iba polovica atómu, ale zostane jeden alebo nula atómov. Čím väčšie množstvo látky, tým presnejší bude výpočet podľa zákona veľkých čísel.