Цацраг идэвхт элементийн хагас задралын - энэ юу вэ, түүнийг хэрхэн тодорхойлох вэ? Формула хагас задралын хугацаа

Францын алдарт эрдэмтэн үед цацрагийн судалгааны түүх, гуравдугаар сарын 1-1896 эхэлжээ Anri Bekkerel санамсаргүйгээр ураны давсны цацраг нь хачирхалтай зүйл олжээ. Энэ нь гэрэл зургийн хавтан, зэрэмдэг дээж бүхий хайрцаг тавьсан гэдгийг болжээ. Энэ нь өндөр нэвтэрч цацраг, уран баяжуулж байсан эзэмшиж орны үр дүн юм. Энэ нь үл хөдлөх хөрөнгийн тогтмол хүснэгтийг бөглөж, хамгийн хүнд элемент олдсон байна. Тэр нэрийг "цацрагийн" өгсөн байна.

Бид цацраг идэвхт шинж нэвтрүүлэх

Энэ үйл явц - бага тоосонцор (электроны, Гелийн атомын бөөм) нэгэн зэрэг хувьслын нь өөр өөр изотопын нь аяндаа хувиргах гишүүн атомын изотопи. Хувиргах атом гадаад эрчим хүч шингээх шаардлагатай ямар ч аяндаа үзэгдэв. явцад эрчим хүч гаргах шинж үндсэн хэмжээ цацраг идэвхт задрал,-ын үйл ажиллагаа гэж нэрлэдэг.

цацраг идэвхт түүвэр үйл ажиллагаа нь нэгж хугацаанд ногдох дээжийг ялзралын магадлалтай тоо гэж нэрлэдэг. Онд SI (систем хэмжилтийн олон улсын) нэгж энэ becquerel (Бк) гэж нэрлэдэг. нэг нь Becquerel секундэд дунджаар 1 задралын дээр тохиолддог ийм жишээ үйл ажиллагаа баталсан.

A = λN, үүгээр λ- буурах тогтмол, N - дээжин дэх идэвхтэй атомын тоо.

Тусгаарлагдсан α, β, γ-decays. харгалзах тэгшитгэл офсет дүрэм гэж нэрлэдэг байна:

нэр	Юу болж байна	урвалын тэгшитгэл
α муудах	нь Гелийн атомын X Y цөм гаргах цөм дэх атомын цөм хувиргах	X Z A → Z-Y 2-А-4 + 4 2 Тэрээр
β - задрах	Электрон хувилбар нь X Y цөм дэх атомын цөм хувиргах	Z A → Z + X 1 Y A + -1 и A
γ - муудах	үгүй биш цөм дэх өөрчлөлтийн хамт, эрчим хүч нь цахилгаан соронзон долгион хэлбэрээр гаргасан	X Z A → Z X A + γ

цацраг идэвхийн цаг хугацааны интервал

хэсгүүд нуралтын мөч тухайн атом тогтоож болохгүй. Түүний хувьд энэ нь харин хэв маяг нь "осол" гэхээсээ илүү юм. дээжийн үйл ажиллагаа гэж тодорхойлсон үйл явц, шинж эрчим хүчний Тусгаарлах.

Энэ нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөж байгааг ажигласан байна. бие даасан элементүүд цацраг нь тогтмол нь гайхмаар зэрэг үзүүлэх боловч, түүний үйл ажиллагаа нь цаг хугацаа нь богино хугацаанд хэд хэдэн удаа буурч бодис байдаг. Гайхамшигт олон төрлийн! Эдгээр үйл явцад загварыг олох боломжтой юу?

Энэ нь ямар үед буурах явагдаж сорьцын атомын яг тэн хагас нь цаг хугацаа байдаг нь тогтоогдсон байна. Энэ хугацааны интервал "хагас амьдрал" гэж нэрлэдэг. Энэ үзэл баримтлалыг нэвтрүүлэх утга учир нь юу вэ?

хагас амьдрал гэж юу вэ?

Энэ нь гарч байгаа хугацаанд идэвхтэй атом одоогийн дээж завсарлагааны яг хагаст тэнцүү хугацаанд. Гэвч энэ нь бүгд идэвхтэй атомын үеэр хоёр хагас амьдралд бүрэн задарч гэсэн үг вэ? Огт үгүй. дээжин дэх тодорхой цэг нь цаг хугацаа үлдсэн атомуудын нэг хэмжээгээр цацраг идэвхт элементийн хагас нь дараа ч гэсэн хагасыг гэх мэт задардаг. цацраг нь удаан хугацааны, хагас задралын хамаагүй өндөр турш арилахгүй. Тиймээс дээжин дэх идэвхтэй атом цацрагаас бие даан хадгалж байна

хагас амьдрал - зөвхөн бодисын шинж чанараас хамаарна нь тоо хэмжээ. утга нь олон мэдэгдэж байгаа цацраг идэвхт изотоп нь тодорхойлсон байна.

Хүснэгт: "тодорхой изотопын хагас задралын буурах"

нэр	тэмдэглэгээ	ялзралын төрөл	хагас амьдрал
Radium	88 Ra 219	альфа	0.001 секунд
магнийн	12 мг 27	бета	10 минут
Радон хийгээр	86 RN 222	альфа	3.8 хоног
кобальт	27 Co 60	бета, гамма	5.3 жил
Radium	88 Ra 226	альфа, гамма	1620 жилийн
Тэнгэрийн ван	92 238 U	альфа, гамма	4.5 тэрбум жилийн

хагас задралын тодорхойлох туршилтаар гүйцэтгэсэн байна. Лабораторийн судалгаагаар үйл ажиллагааг хэмжих олон удаа хийсэн. хамгийн бага хэмжээ (аюулгүй байдал судлаач бүхний дээр байдаг) лабораторийн дээж хойш, туршилт, янз бүрийн давтамжтайгаар явуулсан олон удаа давтан хийнэ. Энэ өөрчлөлт нь агентууд үйл ажиллагаа тогтмол дээр суурилсан байна.

хагас задралын тодорхойлохын тулд тодорхой цаг хугацааны давтамжтайгаар дээж хэмжсэн үйл ажиллагаа юм. хагас амьдралыг тодорхойлох, цацраг идэвхт задралын хууль нь задарч атом тоо холбоотой параметр гэж үзвэл.

изотопын Жишээ тодорхойлолт

т ₁ эхлэл ба төгсгөл хангалттай ойрхон ажиглалт байдаг - Тухайн үед изотопын идэвхтэй элементийн тоо N тэнцүү байг, хугацаа нь ажиглалтын явцад тн ₂ юм. Үзье гэж N - N = дараа нь, атомын дугаар нь тухайн хугацааны интервал дотор задарч KN (T ₂ - т _1).

Энэ үзэл бодлоо чөлөөтэй илэрхийлэх онд K = 0.693 / T½ - пропорциональ хүчин зүйл, задралын тогтмол гэж нэрлэдэг. T½ - изотопын хагас задралын.

цаг оролт нэгжийн үзье. Тиймээс K = N / N изотоп бөөм нэгж хугацаанд ногдох бэлэг задарч, бутарч буй нь хэсгийг харуулж байна.

T½ = 0.693 / K.: буурах тогтмол үнэ цэнийг тодорхойлж болох ба задралын хагас амьдралыг мэдэх нь

Энэ нь цаг хугацааны нэгж ямар ч идэвхтэй атомын тодорхой тооны, мөн тодорхой хэсгийг эвдсэн гэсэн үг юм.

цацраг идэвхт задралын хууль (SPP)

Хагас амьдрал үндэс SPP юм. Хээ 1903 онд туршилтын үр дүнг үндэслэн Фредерик Soddy болон Эрнест Рутерфорд уламжилсан. Энэ нь хорьдугаар зууны эхэн хувьд хол төгс байна багаж хэрэгсэл хийсэн олон хэмжилт нь үнэн зөв, хүчин төгөлдөр үр дүнд хүргэсэн гэж гайхмаар юм. Тэр цацраг идэвхийн онолын үндэс суурь болсон юм. Бид цацраг идэвхт задралын хуулийн математик оруулгыг урган гарна.

- идэвхтэй үед идэвхтэй атомын тоо - N ₀ үзье. хугацааны интервал дараа т N элементүүдийг nondecomposed болно.

_0/2 N = N: - Хагас амьдрал тэнцүү үед идэвхтэй элемент яг тэн хагас нь хэвээр _байна.

N = N _0/4 = N _0/2 ² идэвхтэй атом: - дээжийн нэг хагаст нь цаашид хугацааны дараа юм.

- нь цаашид хагас амьдралд тэнцүү хугацааны дараа, жишээ нь зөвхөн хадгалж болно: N = N _0/8 = N _0/2 ^3.

- нь үед сорьц дахь хост н хагас хугацааг хэвээр байх болно үед идэвхтэй хэсгүүд ₀ N = N / 2 ^N. Энэ нь үзэл бодлоо илэрхийлэх нь N = тн / T½: хагас амьдралд шалгаж харьцаа.

- SPP арай өөр математик илэрхийлэл ажилд илүү тохиромжтой байдаг байна: N = N ₀ 2 ^{- т / _T½.}

хэв маяг нь хагас задралын гадна, идэвхтэй изотоп атомын дугаар нь тухайн үед nondecomposed, тодорхойлох боломжийг олгодог. ажиглалт эхэнд дээжийн атомын тоог мэдэх, хэсэг хугацааны дараа, та эмийн насыг тодорхойлж болно.

энэ нь зөвхөн зарим нэг параметрүүдийг уу тусалдаг цацраг идэвхт задралын хууль томъёоны хагас амьдралыг тодорхойлох: Дээжийн идэвхтэй изотопын тоог, энэ нь хангалттай олоход хэцүү байдаг.

хуулийн үр дагавар

Бичлэг SPP томъёо байж болно, олон нийтийн үйл ажиллагаа, бэлтгэл атомын үзэл баримтлалыг ашиглан.

Үйл ажиллагаа цацраг идэвхт атомын тоотой хамааралтай байна: А = ₀ • 2 ^{-t / Т.} Энэ томъёонд, А ₀ - тэг цагт дээж үйл ажиллагаа, A - хагас задралын - т секундэд, T дараа үйл ажиллагаа.

бодисын жин загвар ашиглаж болно: M = м ₀ • 2 ^{-t / T}

ямар ч тогтмол хугацаанд нь үнэхээр энэ бэлтгэх боломжтой цацраг идэвхт атомуудын нэг хэсгийг эвдсэн.

Хуулийн хэрэглээний хязгаар

бүх талаараа хууль Бичил дахь процессуудыг тодорхойлох, статистикийн юм. Энэ нь цацраг идэвхт элементийн хагас задралын гэж ойлгож байна - статистик. атомын бөөм нь үйл явдлын магадлалт шинж чанар дур мэдэн гол нь ямар ч үед нурж болох нь харагдаж байна. үйл явдал боломжгүй юм таамаглах, бид зөвхөн нэг удаа түүний найдвартай байдлыг тодорхойлж болно. Үүний үр дүнд, хагас задралын утгагүй юм:

• тухайн атом нь;
• хамгийн бага дээж масс.

атомын насан туршдаа

өөрийн эх нөхцөлд атом оршин секунд үргэлжилдэг болох ба жилийн магадгүй сая сая. амьдралын тоосонцор нь цаг хугацааны тухай ярих ч шаардлагагүй юм. атомын амьдралын дундаж үнэ цэнэтэй тэнцүү хэмжээний оруулж, та цацраг идэвхт изотопын атом, цацраг идэвхт задралын нөлөө оршин тухай ярих болно. атомын цөм нь хагас задралын атомын шинж чанараас хамаарна болон бусад тоо хамаардаг байна.

дундаж насыг мэдэх, хэрхэн хагас задралын олохын тулд: энэ нь асуудлыг шийдвэрлэх боломжтой юу?

атомын дундаж амьдралын болон буурах тогтмол тусламжтайгаар ямар ч түүнээс бага хагас задралын холбооны томъёог тодорхойлох.

_{τ = T 1/2 / ln2 = T} 1/2 / 0,693 = 1 / λ.

дундаж амьдралын, λ - - муудах тогтмол энэ тухай тэмдэглэлд, τ байна.

хагас амьдралыг ашиглах

хувь дээж насыг тодорхойлох Application SPP сүүлээр хорьдугаар зууны судалгаанд өргөн тархсан байна. нарийвчлал нас тодорхойлох чулуужсан олдвор маш мянганы МЭӨ амьдрал цаг гүнзгий өгч болно гэсэн нэмэгдэж байна.

Радиокарбон бүх организмын өнөөгийн нүүрстөрөгч-14 үйл ажиллагаа (радиокарбон) өөрчлөлт дээр суурилсан чулуужсан органик дээж. Энэ нь бодисын солилцооны үед амьд бие рүү унаж, тодорхой төвлөрөл үед түүнд агуулагдаж байна. байгаль орчин нь бодисын солилцооны нас барсны дараа зогсоосон. цацраг идэвхт нүүрстөрөгчийн агууламж байгалийн задрал руу, үйл ажиллагаа харьцангуй буурч улмаас унасан байна.

Ийм үнэт зүйлс, хагас задралын хугацаа нь, цацраг идэвхт задралын хуулийн томъёо организмын амьдралын дуусгавар хугацааг тодорхойлоход тусалдаг.

цацраг идэвхт өөрчлөлтийн Зочид буудлуудын сүлжээ

цацрагийн судалгаа лабораторийн нөхцөлд зохион байгуулсан байна. цацраг идэвхт элемент нь үнэхээр гайхалтай чадвар нь хорьдугаар зууны физикчид эхэнд нь гайхсан гэж ирж чадахгүй цаг, хоног, тэр ч байтугай жилийн турш идэвхтэй хэвээр байна. Судалгаа, жишээ нь, гэнэтийн үр, дараа нь торийн: түүний үйл ажиллагааны хаалттай ампулыг чухал ач холбогдолтой байсан юм. Хэрэв өчүүхэн whiff дээр унасан байна. дүгнэлт нь энгийн: Радон хийгээр (хий) -ийн хувилбар хамт торийн хувиргах. цацраг идэвхийн бүх элементүүд нь огт өөр бодис болон хувирч, мөн үүгээр физик, химийн шинж. Энэ бодис нь эргээд, тогтворгүй байдаг. Энэ нь одоо төстэй өөрчлөлтийн гурван эгнээ нэрлэдэг.

Эдгээр өөрчлөлтийн талаарх мэдлэг атомын болон цөмийн судалгаа, эсвэл гамшиг явцад бохирдсон хаалттай байдал газар хугацааг тодорхойлоход маш чухал ач холбогдолтой. плутони хагас амьдрал - түүний изотопын хамаарч - 80 Ма 86 сек (Pu 238) -аас мужид (Pu 244). изотопын бүрийн агууламж ариутгах талбайн хугацааны тухай ойлголт өгдөг.

Дэлхийн хамгийн үнэтэй металл

Энэ нь орчин үед алт, мөнгө, цагаан алт хамаагүй илүү үнэтэй металл байгаа нь мэдэгдэж байна. Эдгээр Плутонийг орно. Сонирхолтой нь, плутони хувьслын бүтээсэн шинжтэй олж чадаагүй байна. Ихэнх элемент нь лабораторийн нөхцөлд гарган авсан байна. плутони-239 цөмийн реактор дахь үйл ажиллагаа нь маш их түгээмэл эдгээр өдрүүдэд болж түүнийг идэвхжүүлсэн байна. изотопын хэмжээ реакторын ашиглах хангалттай олж авах нь бараг үнэлж баршгүй болгодог.

(- 56 цаг хагас задралын хугацаа) плутони-239 ураны-239 Neptunium-239-д гинжин урвалын үр дүнд амьд гаргаж авсан байна. Ижил төстэй гинжин цөмийн реактор дахь Плутонийг хуримтлуулах боломжийг олгодог. шаардлагатай тоо бий болсон ханш дахин байгалийн тэрбум давсан байна.

Эрчим хүчний д өргөдөл

Цөмийн эрчим хүч, хүн төрөлхтний "харийн" бараг ямар ч нээх нь өөрийн төрлийн алах ашиглаж байгаа нь дутагдалтай талаар нэг их ярьж байна. плутони-239, цөмийн гинжин урвал оролцох боломжтой юм нээлт тайван замаар эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглах боломжтой. Уран-235 ертөнцөд олж плутони нь аналоги сонгоод, маш ховор байдаг юм ураны хүдэр Плутонийг авахын тулд илүү их хэцүү байдаг.

Дэлхийн Нас

цацраг идэвхт элементийн изотоп нь радиоизотопи шинжилгээ нь тухайн дээжийн насан туршийн нь илүү үнэн зөв ойлголт өгч байна.

"Ураны - торийн" өөрчлөлт гинж ашиглах нь дэлхийн царцдас дотор агуулагдаж байгаа, энэ нь аль нь манай гаригийн насыг тодорхойлох боломжийг олгодог. царцдасын даяар дунджаар эдгээр элементүүдийн хувь энэ аргыг үндэс. Хамгийн сүүлийн үеийн мэдээгээр дэлхий насны 4.6 тэрбум жилийн настай юм.