Ffurfiant, Gwyddoniaeth
Yr hanner oes o elfennau ymbelydrol - beth ydyw a sut i'w ddiffinio? Fformiwla hanner oes
Mae hanes yr astudiaeth o ymbelydredd Dechreuodd 1 Mawrth, 1896, pan fydd y gwyddonydd Ffrengig enwog Anri Bekkerel ddamweiniol darganfod beth rhyfedd yn y pelydriad o halwynau wraniwm. Mae'n troi allan bod plât ffotograffig, roi mewn blwch gyda sampl handwyo. Mae'n ganlyniad gwledydd meddu uchel treiddio ymbelydredd, a oedd wedi cyfoethogi wraniwm. Mae'r eiddo wedi ei gael yn yr elfennau trymaf, gan gwblhau'r tabl cyfnodol. Cafodd yr enw "ymbelydredd".
Rydym yn cyflwyno nodweddion ymbelydredd
Mae'r broses hon - digymell atom isotop aelod trosi mewn isotop gwahanol gyda esblygiad y pryd o ronynnau elfennol (electronau, niwclysau atomig o heliwm). atomau trosi yn ymddangos yn ddigymell, heb fod angen amsugno ynni allanol. Y prif maint nodweddu rhyddhau egni yn ystod y broses o dadfeiliad ymbelydrol, gweithgaredd a elwir yn.
A = λN, yr hon λ- cyson pydredd, N - nifer yr atomau yn weithgar yn y sampl.
α Ynysig, β, γ-pydru. Gelwir y hafaliadau cyfatebol yn cael eu rheolau gwrthbwyso:
enw | Beth sy'n digwydd | hafaliad adwaith |
pydredd α | trosi niwclews atomig yn y niwclews X Y rhyddhau niwclews atom heliwm | X Z A → Z-Y 2 A-4 + 4 2 Ef |
β - disintegration | trosi niwclews atomig yn y X Y cnewyllyn â rhyddhau electron | Z A → Z + X 1 Y A + -1 e A |
γ - pydredd | Nid cyd-fynd gan newidiadau yn y cnewyllyn, yr ynni a ryddhawyd ar ffurf don electromagnetig | X Z A → Z X A + γ |
Mae'r cyfnod amser mewn ymbelydredd
Ni all y foment y cwymp y gronynnau yn cael eu gosod ar gyfer yr atom penodol. Iddo ef, ei bod braidd yn "damwain" yn hytrach na phatrwm. Ynysu egni sy'n nodweddu'r broses, a ddiffinnir fel y gweithgaredd y sampl.
Mae'n cael ei sefydlu bod amser pryd y union hanner yr atomau y sbesimen cael pydredd. Gelwir y cyfnod amser yw "hanner oes". Beth yw ystyr cyflwyno'r cysyniad hwn?
Beth yw hanner oes?
Mae'n ymddangos bod am amser hafal i'r cyfnod, union hanner yr atomau gweithredol seibiannau sampl bresennol. Ond mae hyn yn golygu bod ystod pob atomau gweithredol chwalu yn llwyr mewn dau hanner-bywydau? Dim o gwbl. Ar ôl pwynt penodol yn y sampl yn hanner yr elfennau ymbelydrol gan yr un faint o atomau sy'n weddill amser pydru hyd yn oed hanner, ac yn y blaen. Mae'r ymbelydredd yn parhau am amser hir, yn llawer uwch na'r hanner oes. Felly, mae'r atomau yn weithgar yn y sampl yn cael eu storio yn annibynnol o'r ymbelydredd
Hanner oes - swm sy'n dibynnu yn unig ar y nodweddion y sylwedd. Mae'r gwerth a ddiffiniwyd ar gyfer nifer o isotopau ymbelydrol hysbys.
Tabl: "Mae'r pydredd hanner oes rhai isotopau"
| enw | dynodiad | math o bydredd | hanner oes |
radiwm | 88 Ra 219 | alffa | 0.001 eiliad |
magnesiwm | 12 Mg 27 | beta | 10 munud |
radon | 86 RN 222 | alffa | 3.8 diwrnod |
cobalt | 27 Cyd 60 | beta, gama | 5.3 mlynedd |
radiwm | 88 Ra 226 | alffa, gama | 1620 o flynyddoedd |
Wranws | 92 238 U | alffa, gama | 4.5 biliwn, o flynyddoedd |
Penderfynu ar hanner oes perfformio yn arbrofol. Mewn astudiaethau labordy a gynhaliwyd dro ar ôl tro fesur y gweithgaredd. Ers samplau labordy maint lleiaf (ymchwilydd diogelwch yn fwy na dim), yr arbrawf yn cael ei wneud gyda chyfyngau gwahanol, ailadrodd nifer o weithiau. Mae'n seiliedig ar y rheoleidd gweithgarwch asiantau newid.
Er mwyn penderfynu ar yr hanner-bywyd yn weithgaredd mesuredig o'r sampl ar gyfnodau amser penodol. O ystyried bod y paramedr yn ymwneud â faint o atomau chwalwyd gan y gyfraith dadfeiliad ymbelydrol, penderfynu ar yr hanner-oes.
diffiniadau ENGHRAIFFT gyfer y isotop
Gadewch i'r nifer o elfennau gweithredol o'r isotop ar adeg benodol yn hafal i N, yr egwyl amser pryd y arsylwi yn t 2 - t 1 lle y dechrau a'r diwedd yn arsylwi yn ddigon agos. Tybiwch fod n - nifer yr atomau chwalwyd mewn cyfnod amser a roddir, yna n = KN (t 2 - t 1).
Yn yr ymadrodd hwn, K = 0693 / T½ - ffactor cymesuredd, a elwir yn gyson bydru. T½ - yr hanner-oes y isotop.
Tybiwch ar gyfer yr uned slot amser. Felly K = n / N dangos y ffracsiwn o'r niwclysau isotop bresennol disintegrating fesul uned o amser.
Mae gwybod gwerth y cysonyn dadfeiliad gellir penderfynu a hanner oes o bydredd: T½ = 0693 / K.
Mae'n dilyn bod unrhyw fesul uned o amser yn torri nifer penodol o atomau gweithredol, ac mae cyfran benodol.
Mae'r gyfraith dadfeiliad ymbelydrol (spp)
Hanner-bywyd yw'r sail spp. Patrwm deillio Frederick Soddy ac Ernest Rutherford ar sail canlyniadau arbrofol yn 1903. Mae'n syndod bod mesuriadau lluosog a wneir gydag offerynnau sydd yn bell o fod yn berffaith o ran y ddechrau'r ugeinfed ganrif, arwain at ganlyniadau gywir ac yn ddilys. Daeth sail y ddamcaniaeth o ymbelydredd. Rydym yn deillio o gofnod mathemategol gyfraith dadfeiliad ymbelydrol.
- Gadewch N 0 - nifer yr atomau yn weithgar yn yr amser gweithredol. Ar ôl y cyfnod amser y bydd t nondecomposed elfennau N.
- Ar adeg cyfartal i'r hanner oes yn aros yn union hanner yr elfennau gweithredol: N = N 0/2.
- Ar ôl cyfnod pellach o un hanner y sampl yn: N = N 0/4 = 0/2 N 2 atomau gweithredol.
- Ar ôl cyfnod cyfartal i hanner oes bellach, bydd y sampl yn cadw yn unig: N = N 0/8 = 0/2 N Mawrth.
- Ar adeg pan fydd y llu n hanner cyfnodau yn y sbesimen yn aros 0 N = N / 2 n y gronynnau gweithredol. Yn yr ymadrodd hwn n = t / T½: cymhareb y stiliwr i hanner oes.
- mae gan spp mynegiant mathemategol ychydig yn wahanol sy'n fwy cyfleus yn y tasgau: N = N 0 2 - t / T½.
Mae'r patrwm yn caniatáu i benderfynu, yn ychwanegol at y hanner oes, mae'r nifer o atomau isotop gweithredol nondecomposed ar adeg benodol. Mae gwybod y nifer o atomau o'r sampl ar ddechrau'r yr arsylwi, ar ôl peth amser, gallwch benderfynu oes y cyffur.
Penderfynu ar y hanner oes fformiwla cyfraith dadfeiliad ymbelydrol mae'n helpu dim ond os paramedrau penodol: y nifer o isotopau weithgar yn y sampl, mae'n anodd dod o hyd i ddigon.
Canlyniadau gyfraith
fformiwla spp Cofnodi gall, gan ddefnyddio'r cysyniad o weithgarwch a pharatoi atomau torfol.
Gweithgarwch mewn cyfrannedd â nifer yr atomau ymbelydrol: A = A 0 • 2 -t / T. Yn y fformiwla hon, A 0 - Gweithgaredd sampl ar sero pryd, A - Gweithgaredd ar ôl t eiliad, T - hanner oes.
Gall pwysau'r sylwedd yn cael ei ddefnyddio yn y patrwm: m = m 0 • 2 -t / T
Ar gyfer unrhyw gyfnodau rheolaidd yn torri hollol yr un gyfran o'r atomau ymbelydrol sydd ar gael yn barod ar hwn.
Terfynau cymhwysedd y gyfraith
Mae'r gyfraith ym mhob ffordd yn ystadegol, yn diffinio'r prosesau mewn microcosm. Deallir bod yr hanner oes o elfennau ymbelydrol - ystadegyn. Mae natur tebygol o'r digwyddiadau mewn niwclysau atomig yn awgrymu y gall y craidd mympwyol gwympo ar unrhyw adeg. Rhagfynegi digwyddiad yn amhosibl, ni allwn ond penderfynu ar ei hygrededd ar y tro. O ganlyniad, nid yw hanner oes yn gwneud synnwyr:
- am atom penodol;
- lleiafswm masau sampl.
Oes y atom
Efallai y bydd y bodolaeth yr atom yn ei gyflwr gwreiddiol yn para am eiliad, ac efallai filiynau o flynyddoedd. Siaradwch am yr amser y gronynnau o fywyd hefyd nid oes angen. Trwy gymryd rhan yn swm sy'n hafal i werth cyfartalog o oes y atomau, gallwch siarad am fodolaeth atomau isotop ymbelydrol, effeithiau dadfeiliad ymbelydrol. Hanner oes y niwclews atomig yn dibynnu ar yr eiddo yr atom ac nid yw'n dibynnu ar symiau eraill.
A oes modd datrys y broblem: sut i ddod o hyd i'r hanner oes, gan wybod oes gyfartaledd?
I benderfynu ar y fformiwla cyfathrebu hanner oes am oes cymedrig yr atom a'r pydredd cymorth cyson, dim llai.
τ = T 1/2 / LN2 = T 1/2 / 0693 = 1 / λ.
Yn y cofnod hwn, τ - oes gyfartaledd, λ - cysonyn dadfeiliad.
Gan ddefnyddio'r hanner oes
spp Cais ar gyfer pennu oedran y samplau unigol yn gyffredin yn yr ymchwil o ddiwedd yr ugeinfed ganrif. Mae cywirdeb bennu oedran arteffactau ffosil yn cael ei gynyddu fel y gall gynnig cipolwg ar yr amser oes y mileniwm CC.
Radiocarbon samplau organig ffosil yn seiliedig ar y newid o weithgarwch carbon-14 (radiocarbon) yn bresennol yn yr holl organebau. Mae'n disgyn i mewn i gorff byw yn ystod metaboledd ac wedi'i gynnwys ynddo mewn crynodiad penodol. Ar ôl marwolaeth metaboledd â'r amgylchedd yn dod i ben. Mae crynodiad o garbon ymbelydrol yn disgyn o ganlyniad i ddadfeiliad naturiol, mae'r gweithgaredd yn gostwng yn gyfrannol.
Gyda gwerthoedd o'r fath, yr hanner-bywyd, y fformiwla y gyfraith dadfeiliad ymbelydrol yn helpu i benderfynu ar yr amser y terfynu bywyd yr organeb.
Cadwyn o drawsffurfiadau ymbelydrol
astudiaethau ymbelydredd eu cynnal mewn amodau labordy. gallu anhygoel i elfennau ymbelydrol yn parhau'n weithredol am oriau, dyddiau neu hyd yn oed flynyddoedd ni allai fod yn syndod ar ddechrau'r y ffisegwyr ugeinfed ganrif. Astudiaethau, er enghraifft, thoriwm, ddilyn gan canlyniad annisgwyl: mewn ampwl caeedig o'i weithgaredd yn arwyddocaol. Ar whiff lleiaf ohono syrthiodd. Y casgliad oedd syml: trosi thoriwm nghwmni ryddhau radon (nwy). Mae'r holl elfennau yn y ymbelydredd drawsnewid yn sylwedd hollol wahanol, a wherein priodweddau ffisegol a chemegol. Mae hyn yn sylwedd, yn ei dro, hefyd yn ansefydlog. Mae bellach yn hysbys tair rhes o drawsffurfiadau tebyg.
Gwybodaeth am trawsnewidiadau hyn yn hynod o bwysig wrth bennu amser ardaloedd anhygyrchedd halogi yn y broses o ymchwil atomig a niwclear, neu trychinebau. Yr hanner oes phlwtoniwm - yn dibynnu ar ei isotopau - yn yr ystod o 86 s (Pu 238) i 80 Ma (Pu 244). Mae crynodiad pob isotop yn rhoi syniad am y cyfnod yr ardal dadlygru.
Y metel mwyaf drud
Mae'n hysbys bod yn y cyfnod modern, mae metel yn llawer mwy costus nag aur, arian ac platinwm. Mae'r rhain yn cynnwys y plwtoniwm. Yn ddiddorol, yn natur a grëwyd yn esblygiad y plwtoniwm nid yn dod o hyd. Mae'r rhan fwyaf o'r elfennau a geir o dan amodau labordy. Gweithrediad blwtoniwm-239 mewn adweithyddion niwclear wedi ei alluogi i fod yn hynod o boblogaidd y dyddiau hyn. Cael digon ar gyfer eu defnyddio yn yr adweithyddion o'r swm y isotop yn ei gwneud yn ymarferol amhrisiadwy.
Plwtoniwm-239 yn cael ei sicrhau mewn vivo o ganlyniad i adweithiau cadwyn yn y wraniwm-239 Neptwniwm-239 (hanner oes - 56 awr). gadwyn debyg yn caniatáu i gronni plwtoniwm mewn adweithyddion niwclear. Mae cyfradd y digwyddiad o'r nifer gofynnol yn fwy na biliynau naturiol o weithiau.
Cais mewn Ynni
Mae llawer o sôn am y diffygion o ynni niwclear a'r "dieithrwch" y ddynoliaeth sydd bron unrhyw agoriad yn cael ei ddefnyddio i ladd fath â nhw. Agor plwtoniwm-239, sydd yn gallu cymryd rhan yn yr adwaith cadwyn niwclear chaniateir ei ddefnyddio fel ffynhonnell ynni heddychlon. Wraniwm-235 yn analog o'r plwtoniwm a geir yn y byd yn brin iawn, dewiswch o'r mwyn wraniwm yn llawer mwy anodd nag i gael plwtoniwm.
Oedran y Ddaear
Dadansoddiad radioisotopau o isotopau o elfennau ymbelydrol yn rhoi syniad mwy cywir o oes y sampl penodol.
Gan ddefnyddio'r gadwyn trawsnewid "o wraniwm - thorium", a gynhwysir yng nghramen y ddaear, yn ei gwneud yn bosibl i bennu oedran ein planed. Canran yr elfennau hyn yn gyfartaledd drwy gydol y crwst wraidd y dull hwn. Yn ôl y data diweddaraf, oedran y Ddaear 4.6 biliwn o flynyddoedd oed.
Similar articles
Trending Now