HALF LIFE

HALF LIFE, ang tagal ng oras na kailangan para sa kalahati ng isang naibigay na bilang ng nuclei ng isang radioactive isotope (na na-convert sa isa pang elemento o isotope) upang mabulok. Ang kalahating buhay lamang ang sinusukat, dahil ang kumpletong pagkabulok ay hindi nangyayari. Ang kalahating buhay ay nananatiling pare-pareho sa anumang temperatura at presyon, ngunit malaki ang pagkakaiba-iba sa pagitan ng mga isotopes. Ang Oxygen-20 ay may kalahating buhay na 14 segundo, habang ang uranium-234 ay may humigit-kumulang 250,000 taon. Ang pagkabulok ng isang radioactive isotope ay sinamahan ng paglabas ng mga particle ng alpha at beta. Sa pamamagitan ng pagsukat ng intensity ng kanilang paglabas, maaaring maimbestigahan ng isa ang pagkabulok. Ang terminong "half-life" ay tumutukoy din sa mga particle na random na nabubulok sa mga bagong particle. Kaya ang isang libreng neutron ay nabubulok sa isang proton at isang elektron. Tingnan din RADIOCARBON DATING, RADIOACTIVE DECAY.

Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo.

Tingnan kung ano ang "HALF-LIFE" sa ibang mga diksyunaryo:

Ang agwat ng oras kung saan ang unang bilang ng radioactive nuclei ay nasa average na kalahati. Sa pagkakaroon ng N0 radioactive nuclei sa oras t=0, ang kanilang bilang N ay bumababa sa oras ayon sa batas: N=N0e lt, kung saan ang l ay ang radioactive decay constant … Pisikal na Encyclopedia

Ang oras na kailangan para mabulok ang kalahati ng orihinal na radioactive material o pestisidyo. Diksyonaryo ng ekolohiyang ensiklopediko. Chisinau: Pangunahing edisyon ng Moldavian Soviet Encyclopedia. I.I. Lolo. 1989... Diksyonaryo ng ekolohiya

HALF LIFE- time interval T1/2, kung saan ang bilang ng hindi matatag na nuclei ay hinahati. T1/2 = 0.693/λ = 0.693 τ, kung saan ang λ ay ang radioactive decay constant; Ang τ ay ang average na buhay ng isang radioactive nucleus. Tingnan din ang Radioactivity… Russian encyclopedia ng proteksyon sa paggawa

kalahating buhay- Ang oras kung saan ang aktibidad ng radioactive source ay bumaba sa kalahati ng halaga. [Hindi mapanirang sistema ng pagsubok. Mga uri (paraan) at teknolohiya ng hindi mapanirang pagsubok. Mga tuntunin at kahulugan (gabay sa sanggunian). Moscow 2003]… … Handbook ng Teknikal na Tagasalin

Ang isang quantum mechanical system (particle, nucleus, atom, energy level, atbp.) ay may oras na T½ kung saan ang system ay nabubulok na may posibilidad na 1/2. Kung ang isang grupo ng mga independiyenteng particle ay isinasaalang-alang, pagkatapos ay sa loob ng isang panahon ... Wikipedia

Radionuclide (T1 / 2), ang tagal ng panahon kung saan ang bilang ng radioactive nuclei, sa karaniwan, ay hinahati. * * * HALF-LIFE ANG HALF-LIFE ng isang radionuclide (T1/2), ang agwat ng oras kung kailan ang unang bilang ng radioactive atoms… … encyclopedic Dictionary

kalahating buhay- pusėjimo trukmė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. kalahating buhay; panahon ng kalahating buhay; kalahating halaga ng oras vok. Halbwertszeit, f; Rückenhalbwertsdauer, f; Rückenhalbwertzeit, f rus. kalahating buhay, n; kalahating buhay, n; kalahating buhay, m… … Fizikos terminų žodynas

kalahating buhay- skilimo pusėjimo trukmė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. pagkabulok kalahating oras; panahon ng pagkabulok vok. Halbwertszeit des radioaktiven Zerfalls, f rus. kalahating buhay, m; kalahating buhay, m pranc. panahon de mi vie, f; period de… … Fizikos terminų žodynas

HALF LIFE- (T0.5) panahon ng pagkabulok sa lupa at iba pang media. Kadalasan, ang halagang ito ay nagpapakilala sa pagkawala ng mga katangian ng pesticidal ng 50% ... Mga Pestisidyo at Tagapangasiwa ng Paglago ng Halaman

kalahating buhay- pusėjimo trukmė statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vidutinis laiko tarpas, per kurį skyla pusė visų radioaktyviojo nuklido bandinio atomų. atitikmenys: engl. kalahating buhay; panahon ng kalahating buhay; kalahating halaga ng oras vok. Halbperiode,…… Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

Mga libro

• Half-life, E. Kotova. Nag-aalok ang isang provocation novel na tingnan ang keyhole. At doon nabuksan ang tunay na kasaysayan ng isang pamilyang Ruso, isang daang taon ang haba, na nagsisimula sa unang araw ng ika-20 siglo sa napakagandang kaginhawahan ...

Ang pinakamahalagang katangian ng isang radionuclide, bukod sa iba pang mga katangian, ay ang radioactivity nito, iyon ay, ang bilang ng mga nabubulok sa bawat yunit ng oras (ang bilang ng mga nuclei na nabubulok sa 1 segundo).

Ang yunit ng aktibidad ng isang radioactive substance ay ang Becquerel (Bq). 1 Becquerel = 1 disintegrasyon bawat segundo.

Hanggang ngayon, ginagamit pa rin ang isang off-system unit ng aktibidad ng isang radioactive substance, ang Curie (Ci). 1 Ki \u003d 3.7 * 1010 Bq.

Half-life ng isang radioactive substance

slide number 10

Half-life (T1 / 2) - isang sukatan ng rate ng radioactive decay ng isang substance - ang oras na kinakailangan para sa radioactivity ng isang substance ay bumaba ng kalahati, o ang oras na aabutin para sa kalahati ng nuclei sa substance upang mabulok .

Pagkatapos ng isang oras na katumbas ng isang kalahating buhay ng radionuclide, ang aktibidad nito ay bababa ng kalahati ng paunang halaga, pagkatapos ng dalawang kalahating buhay - ng 4 na beses, at iba pa. Ang pagkalkula ay nagpapakita na pagkatapos ng isang oras na katumbas ng sampung kalahating buhay ng radionuclide, ang aktibidad nito ay bababa ng halos isang libong beses.

Ang kalahating buhay ng iba't ibang radioactive isotopes (radionuclides) ay mula sa mga fraction ng isang segundo hanggang sa bilyun-bilyong taon.

numero ng slide 11

Ang radioactive isotopes na may kalahating buhay na mas mababa sa isang araw o buwan ay tinatawag na panandalian, at higit sa ilang buwan-taon ay tinatawag na long-lived.

numero ng slide 12

Mga uri ng ionizing radiation

Ang lahat ng radiation ay sinamahan ng pagpapalabas ng enerhiya. Kapag, halimbawa, ang tissue ng katawan ng tao ay na-irradiated, ang ilan sa enerhiya ay ililipat sa mga atomo na bumubuo sa tissue na iyon.

Isasaalang-alang namin ang mga proseso ng alpha, beta at gamma radiation. Ang lahat ng mga ito ay nangyayari sa panahon ng pagkabulok ng atomic nuclei ng radioactive isotopes ng mga elemento.

numero ng slide 13

alpha radiation

Ang mga particle ng Alpha ay positibong sisingilin ng helium nuclei na may mataas na enerhiya.

numero ng slide 14

Ionization ng matter sa pamamagitan ng alpha particle

Kapag ang isang alpha particle ay dumaan sa malapit sa isang electron, ito ay umaakit dito at maaari itong hilahin palabas sa normal nitong orbit. Ang atom ay nawawalan ng isang elektron at sa gayon ay nagiging isang positibong sisingilin na ion.

Ang ionization ng isang atom ay nangangailangan ng humigit-kumulang 30-35 eV (electron volts) ng enerhiya. Kaya, ang isang alpha particle na mayroong, halimbawa, 5,000,000 eV ng enerhiya sa simula ng paggalaw nito, ay maaaring maging mapagkukunan ng paglikha ng higit sa 100,000 ions bago ito mapunta sa isang estado ng pahinga.

Ang masa ng mga particle ng alpha ay humigit-kumulang 7,000 beses ang masa ng isang elektron. Tinutukoy ng malaking masa ng mga particle ng alpha ang tuwid ng kanilang pagpasa sa mga shell ng elektron ng mga atom sa panahon ng ionization ng matter.

Ang isang alpha particle ay nawawalan ng maliit na bahagi ng orihinal nitong enerhiya para sa bawat elektron na kinukuha nito mula sa mga atomo ng bagay habang ito ay dumaan dito. Ang kinetic energy ng alpha particle at ang bilis nito ay patuloy na bumababa. Kapag ang lahat ng kinetic energy ay naubos, ang alpha particle ay papahinga. Sa sandaling iyon, kukuha ito ng dalawang electron at, sa pagiging isang helium atom, nawawala ang kakayahang mag-ionize ng bagay.

numero ng slide 15

beta radiation

Ang beta radiation ay ang proseso ng paglabas ng mga electron nang direkta mula sa nucleus ng isang atom. Ang isang elektron sa isang nucleus ay nalikha kapag ang isang neutron ay nabubulok sa isang proton at isang elektron. Ang proton ay nananatili sa nucleus habang ang electron ay ibinubuga bilang beta radiation.

numero ng slide 16

Ionization ng matter sa pamamagitan ng beta particle

Tinatanggal ng B-particle ang isa sa mga orbital na electron ng isang matatag na elemento ng kemikal. Ang dalawang electron na ito ay may parehong singil at masa ng kuryente. Samakatuwid, kapag nakilala, ang mga electron ay magtatakwil sa isa't isa, binabago ang kanilang mga paunang direksyon ng paggalaw.

Kapag ang isang atom ay nawalan ng isang elektron, ito ay nagiging isang positibong sisingilin na ion.

numero ng slide 17

Gamma radiation

Ang gamma radiation ay hindi binubuo ng mga particle tulad ng alpha at beta radiation. Ito, tulad ng liwanag ng Araw, ay isang electromagnetic wave. Ang gamma radiation ay electromagnetic (photon) radiation, na binubuo ng gamma quanta at ibinubuga sa panahon ng paglipat ng nuclei mula sa isang excited na estado patungo sa ground state sa panahon ng mga nuclear reaction o particle annihilation. Ang radiation na ito ay may mataas na lakas ng pagtagos dahil sa katotohanan na mayroon itong mas maikling wavelength kaysa sa liwanag at mga radio wave. Ang enerhiya ng gamma radiation ay maaaring umabot sa malalaking halaga, at ang propagation speed ng gamma rays ay katumbas ng bilis ng liwanag. Bilang isang patakaran, ang gamma radiation ay kasama ng alpha at beta radiation, dahil halos walang mga atomo sa kalikasan na naglalabas lamang ng gamma ray. Ang gamma radiation ay katulad ng X-ray, ngunit naiiba ito sa likas na pinagmulan, electromagnetic wavelength at frequency.

Half-life

Kalahating buhay quantum mechanical system (particle, nucleus, atom, energy level, atbp.) - oras T½ , kung saan ang sistema ay nabubulok na may posibilidad na 1/2. Kung ang isang grupo ng mga independiyenteng particle ay isinasaalang-alang, pagkatapos ay sa isang kalahating buhay na panahon ang bilang ng mga nabubuhay na particle ay bababa sa average ng 2 beses. Ang termino ay nalalapat lamang sa exponentially decaying system.

Hindi dapat ipagpalagay na ang lahat ng mga particle na kinuha sa unang sandali ay mabubulok sa dalawang kalahating buhay. Dahil ang bawat kalahating buhay ay hinahati ang bilang ng mga nabubuhay na particle, sa oras na 2 T Ang ½ ay mananatiling isang-kapat ng unang bilang ng mga particle, para sa 3 T½ - isang ikawalo, atbp. Sa pangkalahatan, ang bahagi ng mga nabubuhay na particle (o, mas tiyak, ang posibilidad na mabuhay p para sa isang partikular na particle) ay depende sa oras t sa sumusunod na paraan:

Ang kalahating buhay, ibig sabihin ng panghabambuhay na τ, at decay constant na λ ay nauugnay sa mga sumusunod na relasyon:

.

Dahil ln2 = 0.693… , ang kalahating buhay ay humigit-kumulang 30% na mas maikli kaysa sa buhay.

Minsan ang kalahating buhay ay tinatawag ding pagkabulok na kalahating buhay.

Halimbawa

Kung itinalaga natin para sa isang naibigay na sandali ng oras ang bilang ng nuclei na may kakayahang radioactive transformation sa pamamagitan ng N, at ang agwat ng oras pagkatapos t 2 - t 1, kung saan t 1 at t 2 - medyo malapit na oras ( t 1 < t 2), at ang bilang ng nabubulok na atomic nuclei sa panahong ito hanggang n, pagkatapos n = KN(t 2 - t isa). Nasaan ang koepisyent ng proporsyonalidad K = 0,693/T½ ay tinatawag na decay constant. Kung tatanggapin natin ang pagkakaiba ( t 2 - t 1) katumbas ng isa, iyon ay, ang agwat ng oras ng pagmamasid ay katumbas ng isa, kung gayon K = n/N at, dahil dito, ang decay constant ay nagpapakita ng fraction ng available na bilang ng atomic nuclei na dumaranas ng pagkabulok sa bawat yunit ng oras. Dahil dito, ang pagkabulok ay nagaganap sa paraang ang parehong bahagi ng magagamit na bilang ng atomic nuclei ay nabubulok sa bawat yunit ng oras, na tumutukoy sa batas ng exponential decay.

Ang mga halaga ng kalahating buhay para sa iba't ibang isotopes ay iba; para sa ilan, lalo na sa mga mabilis na nabubulok, ang kalahating buhay ay maaaring katumbas ng milyon-milyong bahagi ng isang segundo, at para sa ilang isotopes, tulad ng uranium 238 at thorium 232, ito ay ayon sa pagkakabanggit ay katumbas ng 4.498 * 10 9 at 1.389 * 10 10 taon. Madaling bilangin ang bilang ng uranium 238 atoms na sumasailalim sa pagbabago sa isang naibigay na halaga ng uranium, halimbawa, isang kilo sa isang segundo. Ang halaga ng anumang elemento sa gramo, ayon sa bilang na katumbas ng atomic na timbang, ay naglalaman, tulad ng alam mo, 6.02 * 10 23 atoms. Samakatuwid, ayon sa formula sa itaas n = KN(t 2 - t 1) hanapin ang bilang ng mga atomo ng uranium na nabubulok sa isang kilo sa isang segundo, na isinasaisip na mayroong 365 * 24 * 60 * 60 segundo sa isang taon,

Ang mga kalkulasyon ay humahantong sa katotohanan na sa isang kilo ng uranium, labindalawang milyong atomo ang nabubulok sa isang segundo. Sa kabila ng napakalaking bilang, bale-wala pa rin ang rate ng pagbabago. Sa katunayan, ang sumusunod na bahagi ng uranium ay nabubulok bawat segundo:

Kaya, mula sa magagamit na halaga ng uranium, ang bahagi nito ay katumbas ng

Bumaling muli sa pangunahing batas ng radioactive decay KN(t 2 - t 1), iyon ay, sa katotohanan na mula sa magagamit na bilang ng atomic nuclei, isa lamang at ang parehong bahagi ng mga ito ang nabubulok sa bawat yunit ng oras, at, na isinasaalang-alang ang ganap na kalayaan ng atomic nuclei sa anumang sangkap mula sa bawat isa, maaari nating sabihin na ang batas na ito ay istatistika sa kahulugan na hindi ito eksaktong nagpapahiwatig kung aling atomic nuclei ang sasailalim sa pagkabulok sa isang takdang panahon, ngunit nagsasabi lamang tungkol sa kanilang bilang. Walang alinlangan, ang batas na ito ay nananatiling may bisa lamang para sa kaso kapag ang magagamit na bilang ng nuclei ay napakalaki. Ang ilan sa mga atomic nuclei ay mabubulok sa susunod na sandali, habang ang ibang mga nuclei ay sasailalim sa mga pagbabagong-anyo sa ibang pagkakataon, kaya kapag ang magagamit na bilang ng radioactive atomic nuclei ay medyo maliit, ang batas ng radioactive decay ay maaaring hindi ganap na nasiyahan.

Bahagyang kalahating buhay

Kung ang isang sistema na may kalahating buhay T Ang 1/2 ay maaaring mabulok sa pamamagitan ng maraming mga channel, para sa bawat isa sa kanila posible upang matukoy bahagyang kalahating buhay. Hayaan ang posibilidad ng pagkabulok i-th channel (branching factor) ay katumbas ng pi. Pagkatapos ay ang bahagyang kalahating buhay ng i-th channel ay katumbas ng

Ang bahagyang ay may kahulugan ng kalahating buhay na magkakaroon ng isang partikular na sistema kung ang lahat ng mga decay channel ay "naka-off" maliban sa i ika. Dahil sa pamamagitan ng kahulugan , pagkatapos ay para sa anumang pagkabulok na channel.

katatagan ng kalahating buhay

Sa lahat ng mga naobserbahang kaso (maliban sa ilang isotopes na nabubulok sa pamamagitan ng pagkuha ng elektron), ang kalahating buhay ay pare-pareho (mga hiwalay na ulat ng pagbabago sa panahon ay sanhi ng hindi sapat na katumpakan ng eksperimentong, sa partikular, hindi kumpletong pagdalisay mula sa mga napakaaktibong isotopes). Sa bagay na ito, ang kalahating buhay ay itinuturing na hindi nagbabago. Sa batayan na ito, ang pagpapasiya ng ganap na geological na edad ng mga bato, pati na rin ang radiocarbon na paraan para sa pagtukoy ng edad ng biological na labi, ay binuo.

Ang pagpapalagay ng pagkakaiba-iba ng kalahating buhay ay ginagamit ng mga creationist, pati na rin ang mga kinatawan ng tinatawag na. "alternatibong agham" upang pabulaanan ang siyentipikong pakikipag-date ng mga bato, ang mga labi ng mga nabubuhay na nilalang at mga natuklasan sa kasaysayan, upang higit pang pabulaanan ang mga teoryang siyentipiko na binuo gamit ang naturang pakikipag-date. (Tingnan, halimbawa, ang mga artikulong Creationism, Scientific Creationism, Critique of Evolutionism, Shroud of Turin).

Ang pagkakaiba-iba ng pare-pareho ng pagkabulok para sa pagkuha ng elektron ay naobserbahan nang eksperimental, ngunit nasa loob ito ng isang porsyento sa buong hanay ng mga pressure at temperatura na magagamit sa laboratoryo. Ang kalahating buhay sa kasong ito ay nagbabago dahil sa ilang (sa halip mahina) pagtitiwala sa density ng wave function ng orbital electron sa paligid ng nucleus sa presyon at temperatura. Ang mga makabuluhang pagbabago sa pare-parehong pagkabulok ay naobserbahan din para sa malakas na ionized na mga atomo (kaya, sa limitadong kaso ng isang ganap na ionized na nucleus, ang pagkuha ng elektron ay maaaring mangyari lamang kapag ang nucleus ay nakikipag-ugnayan sa mga libreng plasma electron; bilang karagdagan, ang pagkabulok, na pinapayagan para sa neutral atoms, sa ilang mga kaso para sa malakas na ionized na mga atom ay maaaring ipagbawal sa kinematically). Ang lahat ng mga pagpipiliang ito para sa pagbabago ng mga constant ng pagkabulok, malinaw naman, ay hindi magagamit upang "pabulaanan" ang radiochronological dating, dahil ang error ng radiochronometric na pamamaraan mismo para sa karamihan ng mga isotope-chronometer ay higit sa isang porsyento, at ang mataas na ionized na mga atom sa natural na mga bagay sa Earth ay hindi maaaring umiiral sa loob ng mahabang panahon..

Ang kasaysayan ng pag-aaral ng radyaktibidad ay nagsimula noong Marso 1, 1896, nang aksidenteng natuklasan ng isang sikat na siyentipikong Pranses ang isang kakaiba sa radiation ng mga uranium salts. Ito ay lumabas na ang mga photographic plate na matatagpuan sa parehong kahon na may sample ay naiilaw. Ang kakaiba, mataas na matalim na radiation na uranium ay humantong sa ito. Ang ari-arian na ito ay natagpuan sa pinakamabibigat na elemento na kumukumpleto sa periodic table. Ito ay binigyan ng pangalang "radioactivity".

Ipinakilala namin ang mga katangian ng radyaktibidad

Ang prosesong ito ay ang kusang pagbabagong-anyo ng isang atom ng isang isotope ng isang elemento sa isa pang isotope na may sabay-sabay na pagpapalabas ng mga elementarya na particle (mga electron, nuclei ng mga atomo ng helium). Ang pagbabagong-anyo ng mga atomo ay naging kusang-loob, hindi nangangailangan ng pagsipsip ng enerhiya mula sa labas. Ang pangunahing dami na nagpapakilala sa proseso ng paglabas ng enerhiya sa panahon ng kurso ay tinatawag na aktibidad.

Ang aktibidad ng isang radioactive sample ay ang posibleng bilang ng mga pagkabulok ng isang naibigay na sample sa bawat yunit ng oras. Sa internasyonal na) yunit ng pagsukat, ito ay tinatawag na becquerel (Bq). Sa 1 becquerel, ang aktibidad ng naturang sample ay kinuha, kung saan, sa karaniwan, 1 pagkabulok ay nangyayari bawat segundo.

A=λN, kung saan ang λ ay ang decay constant, N ang bilang ng mga aktibong atomo sa sample.

Ilaan ang α, β, γ-nabubulok. Ang mga katumbas na equation ay tinatawag na displacement rules:

Agwat ng oras sa radyaktibidad

Ang breakup moment ng particle ay hindi matukoy para sa partikular na atom na ito. Para sa kanya, ito ay higit pa sa isang "aksidente" kaysa sa isang pattern. Ang pagpapalabas ng enerhiya na nagpapakilala sa prosesong ito ay tinukoy bilang ang aktibidad ng sample.

Ito ay naobserbahang nagbabago sa paglipas ng panahon. Bagaman ang mga indibidwal na elemento ay nagpapakita ng nakakagulat na katatagan ng antas ng radiation, may mga sangkap na ang aktibidad ay bumababa ng ilang beses sa isang medyo maikling panahon. Kamangha-manghang pagkakaiba-iba! Posible bang makahanap ng pattern sa mga prosesong ito?

Ito ay itinatag na mayroong isang oras kung saan ang eksaktong kalahati ng mga atomo ng isang naibigay na sample ay dumaranas ng pagkabulok. Ang agwat ng oras na ito ay tinatawag na "half-life". Ano ang kahulugan ng pagpapakilala ng konseptong ito?

kalahating buhay?

Tila na sa isang oras na katumbas ng isang panahon, eksaktong kalahati ng lahat ng mga aktibong atom ng isang naibigay na sample na pagkabulok. Ngunit nangangahulugan ba ito na sa panahon ng dalawang kalahating buhay, ang lahat ng mga aktibong atomo ay ganap na mabubulok? Hindi talaga. Pagkatapos ng isang tiyak na sandali, kalahati ng mga radioactive na elemento ay nananatili sa sample, pagkatapos ng parehong yugto ng panahon, kalahati ng natitirang mga atom ay nabubulok, at iba pa. Sa kasong ito, ang radiation ay nagpapatuloy sa loob ng mahabang panahon, na makabuluhang lumampas sa kalahating buhay. Nangangahulugan ito na ang mga aktibong atomo ay pinananatili sa sample anuman ang radiation

Ang kalahating buhay ay isang halaga na nakasalalay lamang sa mga katangian ng isang partikular na sangkap. Ang halaga ng dami ay natukoy para sa maraming kilalang radioactive isotopes.

Talahanayan: "Ang pagkabulok ng kalahating buhay ng mga indibidwal na isotopes"

Ang kalahating buhay ay natukoy sa eksperimento. Sa kurso ng mga pag-aaral sa laboratoryo, ang aktibidad ay paulit-ulit na sinusukat. Dahil ang mga sample ng laboratoryo ay may kaunting laki (ang kaligtasan ng mananaliksik ay higit sa lahat), ang eksperimento ay isinasagawa nang may iba't ibang agwat ng oras, na umuulit nang maraming beses. Ito ay batay sa regularidad ng mga pagbabago sa aktibidad ng mga sangkap.

Upang matukoy ang kalahating buhay, ang aktibidad ng isang ibinigay na sample ay sinusukat sa ilang partikular na agwat ng oras. Isinasaalang-alang ang katotohanan na ang parameter na ito ay nauugnay sa bilang ng mga nabulok na atomo, gamit ang batas ng radioactive decay, ang kalahating buhay ay tinutukoy.

Isang halimbawa ng kahulugan para sa isang isotope

Hayaang ang bilang ng mga aktibong elemento ng pinag-aralan na isotope sa isang naibigay na sandali ng oras ay katumbas ng N, ang agwat ng oras kung saan isinasagawa ang pagmamasid t 2 - t 1, kung saan ang mga sandali ng simula at pagtatapos ng pagmamasid ay malapit. tama na. Ipagpalagay natin na ang n ay ang bilang ng mga atom na nabulok sa isang naibigay na agwat ng oras, pagkatapos n = KN(t 2 - t 1).

Sa expression na ito, ang K \u003d 0.693 / T½ ay ang proportionality coefficient, na tinatawag na decay constant. Ang T½ ay ang kalahating buhay ng isotope.

Gawin natin ang agwat ng oras bilang isang yunit. Sa kasong ito, ang K = n/N ay nagpapahiwatig ng bahagi ng isotope nuclei na nagpapakita ng pagkabulok sa bawat yunit ng oras.

Ang pag-alam sa halaga ng pare-parehong pagkabulok, maaari ding matukoy ang kalahating buhay ng pagkabulok: T½ = 0.693/K.

Ito ay sumusunod mula dito na hindi isang tiyak na bilang ng mga aktibong atomo ang nabubulok sa bawat yunit ng oras, ngunit isang tiyak na proporsyon ng mga ito.

Batas ng radioactive decay (LRR)

Ang kalahating buhay ay ang batayan ng RRR. Ang pattern ay hinango nina Frederico Soddy at Ernest Rutherford batay sa mga resulta ng mga eksperimentong pag-aaral noong 1903. Nakapagtataka na maraming mga sukat na ginawa gamit ang mga device na malayo sa perpekto, sa mga kondisyon ng simula ng ika-20 siglo, ay humantong sa isang tumpak at makatwirang resulta. Ito ang naging batayan ng teorya ng radioactivity. Kunin natin ang mathematical notation ng batas ng radioactive decay.

Hayaang N 0 ang bilang ng mga aktibong atomo sa isang partikular na oras. Matapos lumipas ang agwat ng oras t, ang N elemento ay mananatiling hindi nabubulok.

Sa oras na katumbas ng kalahating buhay, eksaktong kalahati ng mga aktibong elemento ang mananatili: N=N 0 /2.

Pagkatapos ng isa pang yugto ng kalahating buhay, ang mga sumusunod ay nananatili sa sample: N=N 0 /4=N 0/2 2 aktibong atoms.

Pagkatapos ng paglipas ng panahon, katumbas ng isa pang kalahating buhay, ang sample ay magse-save lamang: N=N 0 /8=N 0 /2 3 .

Sa oras na lumipas ang n kalahating buhay, N=N 0/2 n aktibong particle ay mananatili sa sample. Sa expression na ito, n=t/T½: ang ratio ng oras ng pag-aaral sa kalahating buhay.

Ang ZRR ay may bahagyang naiibang mathematical expression, mas maginhawa sa paglutas ng mga problema: N=N 0 2 - t/ T½.

Ginagawang posible ng regularidad na matukoy, bilang karagdagan sa kalahating buhay, ang bilang ng mga atom ng aktibong isotope na hindi nabulok sa isang partikular na oras. Ang pag-alam sa bilang ng mga sample na atomo sa simula ng pagmamasid, pagkatapos ng ilang oras posible upang matukoy ang buhay ng isang ibinigay na paghahanda.

Ang formula para sa batas ng radioactive decay ay tumutulong upang matukoy ang kalahating buhay lamang kung mayroong ilang mga parameter: ang bilang ng mga aktibong isotopes sa sample, na medyo mahirap malaman.

Mga kahihinatnan ng batas

Maaari mong isulat ang formula ng RRR gamit ang mga konsepto ng aktibidad at masa ng mga atomo ng gamot.

Ang aktibidad ay proporsyonal sa bilang ng mga radioactive atoms: A=A 0 .2 -t/T. Sa formula na ito, ang A 0 ay ang aktibidad ng sample sa unang oras, ang A ay ang aktibidad pagkatapos ng t segundo, ang T ay ang kalahating buhay.

Ang mass ng substance ay maaaring gamitin sa regularity: m=m 0 .2 -t/T

Sa anumang pantay na agwat ng oras, ang isang ganap na pantay na proporsyon ng mga radioactive atoms na nasa isang ibinigay na paghahanda ay nabubulok.

Mga limitasyon ng pagkakalapat ng batas

Ang batas sa bawat kahulugan ay istatistika, na tinutukoy ang mga prosesong nagaganap sa microcosm. Malinaw na ang kalahating buhay ng mga radioactive na elemento ay isang istatistikal na halaga. Ang probabilistikong katangian ng mga kaganapan sa atomic nuclei ay nagmumungkahi na ang isang di-makatwirang nucleus ay maaaring masira anumang sandali. Imposibleng mahulaan ang isang kaganapan; maaari lamang matukoy ng isang tao ang posibilidad nito sa isang naibigay na sandali sa oras. Bilang resulta, ang kalahating buhay ay walang kahulugan:

• para sa isang atom;
• para sa isang sample ng pinakamababang masa.

Atom habang buhay

Ang pagkakaroon ng isang atom sa orihinal nitong estado ay maaaring tumagal ng isang segundo, o marahil milyon-milyong taon. Hindi na rin kailangang pag-usapan ang buhay ng butil na ito. Sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang halaga na katumbas ng average na halaga ng buhay ng mga atom, maaari nating pag-usapan ang pagkakaroon ng mga atom ng isang radioactive isotope, ang mga kahihinatnan ng radioactive decay. Ang kalahating buhay ng nucleus ng isang atom ay nakasalalay sa mga katangian ng ibinigay na atom at hindi nakasalalay sa iba pang mga dami.

Posible bang malutas ang problema: kung paano hanapin ang kalahating buhay, alam ang average na buhay?

Upang matukoy ang kalahating buhay, ang formula para sa ugnayan sa pagitan ng average na buhay ng isang atom at ang decay constant ay hindi gaanong nakakatulong.

τ= T 1/2 / ln2= T 1/2 / 0.693=1/ λ.

Sa notasyong ito, ang τ ay ang mean lifetime, ang λ ay ang decay constant.

Paggamit ng kalahating buhay

Ang paggamit ng ZRR upang matukoy ang edad ng mga indibidwal na sample ay naging laganap sa mga pag-aaral sa pagtatapos ng ika-20 siglo. Ang katumpakan ng pagtukoy sa edad ng mga artifact ng fossil ay tumaas nang labis na maaari itong magbigay ng ideya ng oras ng buhay para sa millennia BC.

Ang mga fossil organic sample ay batay sa mga pagbabago sa aktibidad ng carbon-14 (isang radioactive isotope ng carbon) na nasa lahat ng organismo. Ito ay pumapasok sa buhay na organismo sa proseso ng metabolismo at nakapaloob dito sa isang tiyak na konsentrasyon. Pagkatapos ng kamatayan, huminto ang pagpapalitan ng mga sangkap sa kapaligiran. Ang konsentrasyon ng radioactive carbon ay bumaba dahil sa natural na pagkabulok, ang aktibidad ay bumababa nang proporsyonal.

Kung mayroong isang halaga tulad ng kalahating buhay, ang pormula para sa batas ng radioactive decay ay tumutulong upang matukoy ang oras mula sa pagtigil ng buhay ng organismo.

Mga chain ng radioactive transformation

Ang mga pag-aaral ng radioactivity ay isinagawa sa mga kondisyon ng laboratoryo. Ang kahanga-hangang kakayahan ng mga radioactive na elemento na manatiling aktibo sa loob ng maraming oras, araw at kahit na mga taon ay hindi nakakagulat sa mga pisiko noong unang bahagi ng ikadalawampu siglo. Ang mga pag-aaral, halimbawa, ng thorium, ay sinamahan ng isang hindi inaasahang resulta: sa isang saradong ampoule, ang aktibidad nito ay makabuluhan. Sa kaunting hininga ay nahulog siya. Ang konklusyon ay naging simple: ang pagbabago ng thorium ay sinamahan ng pagpapalabas ng radon (gas). Ang lahat ng mga elemento sa proseso ng radyaktibidad ay nagiging isang ganap na magkakaibang sangkap, na naiiba sa parehong pisikal at kemikal na mga katangian. Ang sangkap na ito, sa turn, ay hindi rin matatag. Sa kasalukuyan, tatlong serye ng mga katulad na pagbabago ang kilala.

Ang kaalaman sa naturang mga pagbabago ay lubhang mahalaga sa pagtukoy sa oras ng hindi naa-access ng mga zone na kontaminado sa kurso ng atomic at nuclear research o mga sakuna. Ang kalahating buhay ng plutonium - depende sa isotope nito - ay mula 86 taon (Pu 238) hanggang 80 milyong taon (Pu 244). Ang konsentrasyon ng bawat isotope ay nagbibigay ng ideya ng panahon ng pagdidisimpekta ng teritoryo.

pinakamahal na metal

Ito ay kilala na sa ating panahon mayroong mga metal na mas mahal kaysa sa ginto, pilak at platinum. Kabilang sa mga ito ang plutonium. Kapansin-pansin, ang plutonium na nilikha sa proseso ng ebolusyon ay hindi nangyayari sa kalikasan. Karamihan sa mga elemento ay nakuha sa mga kondisyon ng laboratoryo. Ang pagsasamantala ng plutonium-239 sa mga nukleyar na reaktor ay nagbigay-daan upang maging napakapopular sa mga araw na ito. Ang pagkuha ng sapat na halaga ng isotope na ito para gamitin sa mga reactor ay ginagawa itong halos napakahalaga.

Ang plutonium-239 ay nakuha sa mga natural na kondisyon bilang isang resulta ng isang kadena ng mga pagbabagong-anyo ng uranium-239 sa neptunium-239 (kalahating buhay - 56 na oras). Ang isang katulad na kadena ay ginagawang posible na makaipon ng plutonium sa mga nuclear reactor. Ang rate ng paglitaw ng kinakailangang halaga ay lumampas sa natural ng isang bilyong beses.

Aplikasyon ng Enerhiya

Maaari kang makipag-usap ng maraming tungkol sa mga pagkukulang ng nuclear energy at tungkol sa "kakaibang" ng sangkatauhan, na gumagamit ng halos anumang pagtuklas upang sirain ang sarili nitong uri. Ang pagtuklas ng plutonium-239, na may kakayahang makibahagi, ay naging posible na gamitin ito bilang isang mapagkukunan ng mapayapang enerhiya. Ang Uranium-235, na isang analogue ng plutonium, ay napakabihirang sa Earth; mas mahirap na ihiwalay ito mula dito kaysa makakuha ng plutonium.

Edad ng Daigdig

Ang pagsusuri ng radioisotope ng isotopes ng mga radioactive na elemento ay nagbibigay ng isang mas tumpak na ideya ng buhay ng isang partikular na sample.

Ang paggamit ng kadena ng mga pagbabagong "uranium - thorium", na nakapaloob sa crust ng lupa, ay ginagawang posible upang matukoy ang edad ng ating planeta. Ang porsyento ng mga elementong ito sa karaniwan sa buong crust ng lupa ay ang batayan ng pamamaraang ito. Ayon sa pinakahuling datos, ang edad ng Earth ay 4.6 bilyong taon.

Ang kalahating buhay ng isang sangkap na nasa yugto ng pagkabulok ay ang panahon kung saan ang halaga ng sangkap na ito ay bababa ng kalahati. Ang termino ay orihinal na ginamit upang ilarawan ang pagkabulok ng mga radioactive na elemento tulad ng uranium o plutonium, ngunit sa pangkalahatan maaari itong gamitin para sa anumang sangkap na dumaranas ng pagkabulok sa isang set o exponential rate. Maaari mong kalkulahin ang kalahating buhay ng anumang sangkap sa pamamagitan ng pag-alam sa rate ng pagkabulok, na kung saan ay ang pagkakaiba sa pagitan ng paunang halaga ng sangkap at ang halaga ng sangkap na natitira pagkatapos ng isang tiyak na tagal ng panahon. Magbasa pa upang malaman kung paano mabilis at madaling kalkulahin ang kalahating buhay ng isang sangkap.

Mga hakbang

Pagkalkula ng kalahating buhay

1. Hatiin ang dami ng substance sa isang punto sa oras sa dami ng substance na natitira pagkatapos ng isang tiyak na tagal ng panahon.

   • Formula para sa pagkalkula ng kalahating buhay: t 1/2 = t * ln(2)/ln(N 0 /N t)
   • Sa formula na ito: t ay ang lumipas na oras, N 0 ay ang paunang halaga ng sangkap at N t ay ang dami ng sangkap pagkatapos ng lumipas na oras.
   • Halimbawa, kung ang paunang dami ay 1500 gramo at ang huling dami ay 1000 gramo, ang paunang dami na hinati sa huling dami ay 1.5. Ipagpalagay natin na ang oras na lumipas ay 100 minuto, ibig sabihin, (t) = 100 minuto.

2. Kalkulahin ang base 10 logarithm ng numero (log) na nakuha sa nakaraang hakbang. Upang gawin ito, ipasok ang resultang numero sa scientific calculator, at pagkatapos ay pindutin ang log button, o ilagay ang log(1.5) at pindutin ang equal sign para makuha ang resulta.

   • Ang logarithm ng isang numero na may paggalang sa isang naibigay na base ay ang exponent kung saan kinakailangan na itaas ang base (iyon ay, kasing dami ng base na kailangang i-multiply sa sarili nito) upang makuha ang numerong ito. Ang base 10 ay ginagamit sa base 10 logarithms. Ang log button sa calculator ay tumutugma sa base 10 logarithm. Kinakalkula ng ilang calculator ang natural logarithms ng ln.
   • Kapag ang log(1.5) = 0.176, nangangahulugan ito na ang base 10 logarithm ng 1.5 ay 0.176. Iyon ay, kung ang numero 10 ay itinaas sa kapangyarihan ng 0.176, pagkatapos ay makakakuha ka ng 1.5.

3. I-multiply ang lumipas na oras sa decimal logarithm ng 2. Kung kinakalkula mo ang log(2) sa isang calculator, makakakuha ka ng 0.30103. Tandaan na ang lumipas na oras ay 100 minuto.

   • Halimbawa, kung ang lumipas na oras ay 100 minuto, i-multiply ang 100 sa 0.30103. Ang resulta ay 30.103.

4. Hatiin ang numerong nakuha sa ikatlong hakbang sa bilang na kinakalkula sa ikalawang hakbang.

   • Halimbawa, kung ang 30.103 ay hinati sa 0.176, ang resulta ay 171.04. Kaya, nakuha namin ang kalahating buhay ng sangkap, na ipinahayag sa mga yunit ng oras na ginamit sa ikatlong hakbang.

5. handa na. Ngayong nakalkula mo na ang kalahating buhay para sa problemang ito, kailangan mong bigyang pansin ang katotohanan na ginamit namin ang decimal logarithm para sa mga kalkulasyon, ngunit maaari mo ring gamitin ang natural na logarithm ng ln - ang resulta ay magiging pareho. At, sa katunayan, kapag kinakalkula ang kalahating buhay, mas madalas na ginagamit ang natural na logarithm.

   • Iyon ay, kakailanganin mong kalkulahin ang natural na logarithms: ln(1.5) (resulta 0.405) at ln(2) (resulta 0.693). Pagkatapos kung i-multiply mo ang ln(2) sa 100 (oras), makakakuha ka ng 0.693 x 100=69.3, at hatiin sa 0.405, makukuha mo ang resulta na 171.04 - kapareho ng paggamit ng base 10 logarithm.

   Paglutas ng mga problema na nauugnay sa kalahating buhay

   1. Alamin kung gaano karami ang natitira sa isang substance na may kilalang kalahating buhay pagkatapos ng isang tiyak na tagal ng panahon. Lutasin ang sumusunod na problema: Ang pasyente ay binigyan ng 20 mg ng iodine-131. Magkano ang matitira pagkatapos ng 32 araw? Ang kalahating buhay ng iodine-131 ay 8 araw. Narito kung paano lutasin ang problemang ito:

      • Alamin kung ilang beses nahati ang substance sa loob ng 32 araw. Upang gawin ito, nalaman namin kung gaano karaming beses 8 (ito ang kalahating buhay ng yodo) magkasya sa 32 (sa bilang ng mga araw). Nangangailangan ito ng 32/8 = 4, kaya ang halaga ng sangkap ay hinati ng apat na beses.
      • Sa madaling salita, nangangahulugan ito na pagkatapos ng 8 araw magkakaroon ng 20 mg / 2, iyon ay, 10 mg ng sangkap. Pagkatapos ng 16 na araw ito ay magiging 10mg / 2, o 5mg ng substance. Pagkatapos ng 24 na araw, mananatili ang 5 mg / 2, iyon ay, 2.5 mg ng sangkap. Sa wakas, pagkatapos ng 32 araw, ang pasyente ay magkakaroon ng 2.5 mg/2, o 1.25 mg ng substance.

   2. Alamin ang kalahating buhay ng isang sangkap kung alam mo ang inisyal at natitirang halaga ng sangkap, pati na rin ang lumipas na oras. Lutasin ang sumusunod na problema: Nakatanggap ang laboratoryo ng 200 g ng technetium-99m at pagkaraan ng isang araw ay 12.5 g na lamang ng isotopes ang natitira. Ano ang kalahating buhay ng technetium-99m? Narito kung paano lutasin ang problemang ito:

      • Gawin natin ito sa reverse order. Kung mayroong 12.5 g ng sangkap na natitira, pagkatapos bago ang halaga nito ay nabawasan ng 2 beses, mayroong 25 g ng sangkap (mula noong 12.5 x 2); bago iyon mayroong 50g ng sangkap, at kahit na bago iyon ay mayroong 100g, at sa wakas bago iyon ay mayroong 200g.
      • Nangangahulugan ito na 4 na kalahating buhay ang lumipas bago ang 12.5 g ng sangkap ay nananatili mula sa 200 g ng sangkap. Lumalabas na ang kalahating buhay ay 24 na oras / 4 na beses, o 6 na oras.

   3. Alamin kung gaano karaming kalahating buhay ang kailangan para bumaba ang halaga ng substance sa isang tiyak na halaga. Lutasin ang sumusunod na problema: Ang kalahating buhay ng uranium-232 ay 70 taon. Ilang kalahating buhay ang aabutin para sa 20 g ng isang sangkap upang mabawasan sa 1.25 g? Narito kung paano lutasin ang problemang ito:

      • Magsimula sa 20g at unti-unting bumaba. 20g/2 = 10g (1 kalahating buhay), 10g/2 = 5 (2 kalahating buhay), 5g/2 = 2.5 (3 kalahating buhay) at 2.5/2 = 1.25 (4 kalahating buhay). Sagot: 4 na kalahating buhay ang kailangan.

   Mga babala

   • Ang kalahating buhay ay isang magaspang na pagtatantya ng oras na kinakailangan para sa kalahati ng natitirang sangkap upang mabulok, hindi isang eksaktong pagkalkula. Halimbawa, kung isang atom lamang ng isang sangkap ang natitira, kung gayon ang kalahati lamang ng atom ay hindi mananatili pagkatapos ng kalahating buhay, ngunit isa o zero na mga atomo ang mananatili. Kung mas malaki ang dami ng substance, mas tumpak ang pagkalkula ayon sa batas ng malalaking numero.