די האַלב-לעבן פון ראַדיאָאַקטיוו עלעמענטן - וואָס איז עס און ווי צו דעפינירן עס? פאָרמולע האַלב-לעבן

די געשיכטע פון דעם לערנען פון ריידיאָואַקטיוואַטי אנגעהויבן מאַרץ 1, 1896, ווען די באַרימט פראנצויזיש געלערנטער אַנרי בעקקערעל אַקסאַדענאַלי דיסקאַווערד אַ מאָדנע זאַך אין די ראַדיאַציע פון יערייניאַם סאָלץ. עס אויסגעדרייט אויס אַז אַ זונ ענערדזשי טעלער, געשטעלט אין אַ קעסטל מיט אַ מוסטער מאַרד. עס איז די אַוטקאַם פון לענדער פּאַזעסינג הויך פּענאַטרייטינג ראַדיאַציע, וואָס האט ענריטשט יערייניאַם. דעם פאַרמאָג איז געפֿונען אין די כעוויאַסט עלעמענטן, קאַמפּליטינג די פּעריאָדיש טיש. ער האט געגעבן דעם נאָמען "ריידיאָואַקטיוואַטי".

מיר באַקענען די טשאַראַקטעריסטיקס פון ריידיאָואַקטיוואַטי

דעם פּראָצעס - ספּאַנטייניאַס קאַנווערזשאַן מיטגליד אַטאָם ייסאַטאָופּ אין אַ אַנדערש ייסאַטאָופּ מיט סיימאַלטייניאַס עוואָלוציע פון עלעמענטאַר פּאַרטיקאַלז (עלעקטראָנס, אַטאָמישע נוקלייי פון העליום). קאָנווערסיאָן אַטאָמס ארויס ספּאַנטייניאַסלי, אָן ריקוויירינג פונדרויסנדיק ענערגיע אַבזאָרפּשאַן. די הויפּט קוואַנטיטי טשאַראַקטעריזינג די ענערגיע מעלדונג בעשאַס דער פּראָצעס פון ראַדיאָאַקטיוו פאַרפוילן, גערופֿן טעטיקייט.

ראַדיאָאַקטיוו מוסטער טעטיקייט גערופֿן פּראַבאַבאַל נומער פון פאַרפוילן פון דער מוסטער פּער אַפּאַראַט צייַט. אין די סי (סיסטעם אינטערנאַציאָנאַלער) אַפּאַראַט פון מעזשערמאַנט עס איז האָט גערופֿן דעם בעקקווערעל (בק). אין איין בעקקווערעל אנגענומען אַזאַ אַ מוסטער טעטיקייט וואָס אַקערז אויף דורכשניטלעך 1 דיסינטאַגריישאַן פּער סעקונדע.

א = λן, ווערין λ- פאַרפוילן קעסיידערדיק, ען - נומער פון אַקטיוו אַטאָמס אין די מוסטער.

יסאָלאַטעד α, β, γ-דעקייַס. די קאָראַספּאַנדינג יקווייזשאַנז זענען גערופֿן פאָטאָ כּללים:

נאָמען	וואָס ס געשעעניש	אָפּרוף יקווייזשאַן
α פאַרפוילן	קאַנווערזשאַן פון אַטאָמישע קערן אין די רענטגענ י קערן ריליסינג קערן פון אַ העליום אַטאָם	רענטגענ ז א → ז-י 2 א-4 + 4 2 ער
β - דיסינטאַגריישאַן	קאַנווערזשאַן פון אַטאָמישע קערן אין די רענטגענ י קערן מיט די עלעקטראָן מעלדונג	ז א → ז, + רענטגענ 1 י א + -1 און א
γ - פאַרפוילן	ניט באגלייט דורך ענדערונגען אין די קערן, די ענערגיע רעלעאַסעד אין די פאָרעם פון אַ ילעקטראָומאַגנעטיק פאָכן	רענטגענ ז א → ז רענטגענ א + γ

די צייַט מעהאַלעך אין ריידיאָואַקטיוואַטי

דער מאָמענט פון די ייַנבראָך פון די פּאַרטיקאַלז קענען ניט זיין באַשטימט פֿאַר די באַזונדער אַטאָם. פֿאַר אים, עס איז גאַנץ אַ "צופאַל" אלא ווי אַ מוסטער. יסאָלאַטיאָן פון ענערגיע אַז קעראַקטערייזאַז דעם פּראָצעס, Defined ווי די טעטיקייט פון די מוסטער.

עס איז באמערקט אַז עס ענדערונגען איבער צייַט. בשעת יחיד יסודות ויסשטעלונג אַ חידוש גראַד פון קאַנסטאַנסי פון ראַדיאַציע, עס זענען סאַבסטאַנסיז וועמענס טעטיקייט דיקריסאַז עטלעכע מאל אין אַ קורץ צייַט פון צייַט. אַמייזינג פאַרשיידנקייַט! איז עס מעגלעך צו געפינען אַ מוסטער אין די פּראַסעסאַז?

עס איז געגרינדעט אַז עס איז אַ צייַט בעשאַס וואָס פּונקט העלפט פון די אַטאָמס פון די ספּעסאַמאַן אַנדערגאָוינג פאַרפוילן. דאס מאָל מעהאַלעך איז גערופֿן "האַלב-לעבן". וואָס איז די טייַטש פון די הקדמה פון דעם באַגריף?

וואָס איז די האַלב-לעבן?

עס אויס אַז פֿאַר אַ צייַט גלייַך צו די צייַט, פּונקט העלפט פון די אַקטיוו אַטאָמס פאָרשטעלן מוסטער ברייקס. אבער טוט דעם מיינען אַז בעשאַס אַלע אַקטיוו אַטאָמס דיסינטאַגרייט גאָר אין צוויי האַלב-לעבן? צי האָט ניט אין אַלע. נאָך אַ זיכער פונט אין דער מוסטער איז האַלב פון די ראַדיאָאַקטיוו יסודות דורך די זעלבע סכום פון צייַט רוען אַטאָמס דיקאַמפּאָוזיז אַפֿילו האַלב, און אַזוי אויף. די ראַדיאַציע פּערסיסץ פֿאַר אַ לאַנג צייַט, פיל העכער ווי די האַלב-לעבן. בכן, די אַקטיוו אַטאָמס אין דער מוסטער זענען סטאָרד ינדיפּענדאַנטלי פון די ראַדיאַציע

די האַלב-לעבן - אַ קוואַנטיטי וואָס דעפּענדס נאָר אויף די פּראָפּערטיעס פון די מאַטעריע. די ווערט איז Defined פֿאַר פילע באקאנט ראַדיאָאַקטיוו ייסאַטאָופּס.

טיש: "די האַלב-לעבן פאַרפוילן פון זיכער ייסאַטאָופּס"

נאָמען	באַשטימונג	טיפּ פון פאַרפוילן	האַלב-לעבן
ראַדיום	88 ראַ 219	אַלף	0.001 סעקונדעס
מאַגניזיאַם	12 מג 27	ביתא	10 מינוט
ראַדאָן	86 RN 222	אַלף	3.8 טעג
קאָבאַלט	27 קאָו 60	ביתא, גאַמאַ	5.3 יאָרן
ראַדיום	88 ראַ 226	אַלף, גאַמאַ	1620 יאָרן
וראַנוס	92 238 ו	אַלף, גאַמאַ	4.5 ביליאָן יאָרן

פעסטקייַט פון האַלב-לעבן געטאן עקספּערימענטאַללי. אין לאַבאָראַטאָריע שטודיום באגלייט ריפּיטידלי מעסטן די טעטיקייט. זינט לאַבאָראַטאָריע סאַמפּאַלז פון מינימום נומער (זיכערהייַט פאָרשער איז אויבן אַלע), דער עקספּערימענט איז געטראגן אויס מיט פאַרשידענע ינטערוואַלז, ריפּיטיד פילע מאל. עס איז באזירט אויף די רעגיאַלעראַטי פון טוישן אגענטן טעטיקייט.

אין סדר צו באַשליסן די האַלב-לעבן איז געמאסטן טעטיקייט פון דער מוסטער בייַ ספּעציפיש צייַט ינטערוואַלז. געגעבן אַז די פּאַראַמעטער שייך צו די קוואַנטיטי פון דיסינטעגראַטעד אַטאָמס פון די ראַדיאָאַקטיוו פאַרפוילן געזעץ, דיטערמאַנינג די האַלב-לעבן.

לעמאָשל זוך פֿאַר די ייסאַטאָופּ

לאָזן די נומער פון אַקטיוו יסודות פון די ייסאַטאָופּ אין אַ געגעבן צייַט איז גלייַך צו ען, די צייַט מעהאַלעך בעשאַס וואָס אָבסערוואַציע איז ה ₂ - ה ₁ ווו דער אָנהייב און דער סוף זענען גענוג נאָענט אָבסערוואַציע. יבערנעמען אַז N - נומער פון אַטאָמס דיסינטעגראַטעד אין אַ געגעבן צייַט מעהאַלעך, דעמאָלט N = קן (ה ₂ - ה _1).

אין דעם אויסדרוק, ק = 0693 / ט½ - פּראָפּאָרטיאָנאַליטי פאַקטאָר, גערופֿן פאַרפוילן קעסיידערדיק. ט½ - די האַלב-לעבן פון די ייסאַטאָופּ.

יבערנעמען פֿאַר די צייַט שפּעלטל אַפּאַראַט. אזוי ק = N / ן ינדיקייץ די בראָכצאָל פון ייסאַטאָופּ נוקלייי פאָרשטעלן דיסינטאַגרייטינג פּער אַפּאַראַט צייַט.

ווייל די ווערט פון די פאַרפוילן קעסיידערדיק קענען ווערן באשלאסן און די האַלב-לעבן פון פאַרפוילן: ט½ = 0693 / קיי

עס גייט אַז פּער צייַט אַפּאַראַט קיין ברייקס אַ זיכער נומער פון אַקטיוו אַטאָמס, און אַ זיכער פּראָפּאָרציע.

די געזעץ פון ראַדיאָאַקטיוו פאַרפוילן (ספּפּ)

האַלב-לעבן איז די באזע ספּפּ. מוסטער דערייווד Frederick Soddy און ערנעסט Rutherford אויף דער באזע פון יקספּערמענאַל רעזולטאַטן אין 1903. עס איז חידוש אַז קייפל מעזשערמאַנץ געמאכט מיט ינסטראַמאַנץ אַז זענען ווייַט פון גאנץ אין טערמינען פון די פרי twentieth יאָרהונדערט, געפֿירט צו אַ פּינטלעך און גילטיק רעזולטאַטן. ער געווארן די באזע פון די טעאָריע פון ריידיאָואַקטיוואַטי. מיר אַרויספירן אַ מאַטאַמאַטיקאַל פּאָזיציע פון ראַדיאָאַקטיוו פאַרפוילן געזעץ.

- זאל ען ₀ - נומער פון אַקטיוו אַטאָמס אין די אַקטיוו צייַט. נאָך די צייַט מעהאַלעך ה וועט נאָנדעקאָמפּאָסעד ען עלעמענטן.

- אין אַ צייַט גלייַך צו די האַלב-לעבן בלייַבן פּונקט העלפט פון די אַקטיוו עלעמענטן: ען = ען _0/2.

- נאָך אַ ווייַטער צייַט פון איין האַלב פון די מוסטער זענען: ען = ען _0/4 = ען _0/2 ² אַקטיוו אַטאָמס.

- נאָך אַ מאָל גלייַך צו אַ ווייַטער האַלב-לעבן, די מוסטער וועט ריטיין בלויז: ען = ען _0/8 = ען ^_0/2 מאַרץ.

- אין אַ צייַט ווען דער באַלעבאָס N האַלב-פּיריאַדז אין די ספּעסאַמאַן וועט בלייַבן ₀ ען = ען / 2 ^ן פון די אַקטיוו פּאַרטיקאַלז. אין דעם אויסדרוק N = ג / ט½: די פאַרהעלטעניש פון די זאָנד צו די האַלב-לעבן.

- האט ספּפּ עפּעס אַנדערש מאַטאַמאַטיקאַל אויסדרוק וואָס איז מער באַקוועם אין די טאַסקס: ען = ען ₀ 2 ^{- ה / _ט½.}

דעם מוסטער אַלאַוז צו באַשטימען, אין דערצו צו די האַלב-לעבן, די נומער פון אַקטיוו ייסאַטאָופּ אַטאָמס נאָנדעקאָמפּאָסעד אין אַ געגעבן צייַט. געוואוסט די נומער פון אַטאָמס פון דער מוסטער אין די אָנהייב פון די אָבסערוואַציע, נאָך עטלעכע מאָל, איר קענען באַשטימען די לעבן פון די מעדיצין.

באַשטימען די האַלב-לעבן פון ראַדיאָאַקטיוו פאַרפוילן געזעץ פאָרמולע עס העלפּס נאָר אויב זיכער פּאַראַמעטערס: די נומער פון אַקטיוו ייסאַטאָופּס אין דעם מוסטער, עס איז שווער צו געפינען גענוג.

קאַנסאַקווענסאַז פון די געזעץ

רעקאָרד ספּפּ פאָרמולע קענען, ניצן די באַגריף פון מאַסע טעטיקייט און צוגרייטונג אַטאָמס.

טעטיקייט איז פּראַפּאָרשאַנאַל צו די נומער פון ראַדיאָאַקטיוו אַטאָמס: א = א ₀ • 2 ^{-ט / טי} אין דעם פאָרמולע, א, א ₀ - מוסטער טעטיקייט אין נול צייַט, א - טעטיקייט נאָך ה סעקונדעס, ג - האַלב-לעבן.

וואָג פון די מאַטעריע קענען ווערן געניצט אין דעם מוסטער: ב = ב ₀ • 2 ^{-ט / ה}

פֿאַר קיין רעגולער ינטערוואַלז ברייקס לעגאַמרע דער זעלביקער פּראָפּאָרציע פון די ראַדיאָאַקטיוו אַטאָמס בנימצא אין דעם צוגרייטונג.

די לימאַץ פון אַפּלאַקאַבילאַטי פון די געזעץ

די געזעץ אין אַלע שייך איז אַ סטאַטיסטיש, דעפינינג די פּראַסעסאַז אין אַ מייקראַקאַזאַם. עס איז פֿאַרשטאַנען אַז די האַלב-לעבן פון ראַדיאָאַקטיוו עלעמענטן - סטאַטיסטיק. די פּראָבאַביליסטיק נאַטור פון די געשעענישן אין אַטאָמישע נוקלייי סאַגדזשעסץ אַז די אַרבאַטרערי האַרץ קענען ייַנבראָך בייַ קיין צייַט. פאָרויסזאָגן אַ געשעעניש איז אוממעגלעך, מיר קענען נאָר באַשטימען זייַן קרעדיביליטי אין אַ צייַט. ווי אַ רעזולטאַט, די האַלב-לעבן טוט נישט מאַכן זינען:

• פֿאַר אַ באַזונדער אַטאָם;
• מינימום מוסטער מאסע.

די לעבן פון די אַטאָם

די עקזיסטענץ פון די אַטאָם אין זייַן אָריגינעל צושטאַנד זאל לעצטע פֿאַר אַ רגע, און טאָמער מיליאַנז פון יאָרן. רעדן וועגן די צייַט פון די פּאַרטיקאַלז פון לעבן איז אויך ניט נייטיק. דורך קומט אַ סכום גלייַך צו די דורכשניטלעך ווערט פון די לעבן פון די אַטאָמס, איר קענען רעדן וועגן דער עקזיסטענץ פון אַטאָמס פון אַ ראַדיאָאַקטיוו ייסאַטאָופּ, די ווירקונג פון ראַדיאָאַקטיוו פאַרפוילן. די האַלב-לעבן פון די אַטאָמישע קערן דעפּענדס אויף די פּראָפּערטיעס פון די אַטאָם און טוט נישט אָפענגען אויף אנדערע קוואַנטאַטיז.

איז עס מעגלעך צו סאָלווע די פּראָבלעם: ווי צו געפֿינען די האַלב-לעבן, ווייסט די דורכשניטלעך לעבן?

צו באַשטימען דעם האַלב-לעבן קאָמוניקאַציע פאָרמולע פֿאַר די מיינען לעבן פון די אַטאָם און די פאַרפוילן קעסיידערדיק העלפן, ניט ווייניקער.

_{τ = ה 1/2 / לנ2 = ה} 1/2 / 0693 = 1 / λ.

אין דעם רעקאָרד, τ - די דורכשניטלעך לעבן, λ - די פאַרפוילן קעסיידערדיק.

ניצן די האַלב-לעבן

אַפּפּליקאַטיאָן ספּפּ פֿאַר דיטערמאַנינג די עלטער פון דער יחיד סאַמפּאַלז איז וויידספּרעד אין די פאָרשונג פון די שפּעט twentieth יאָרהונדערט. די אַקיעראַסי פון דיטערמאַנינג די עלטער פון Fossil אַרטיפאַקץ איז אַזוי געוואקסן אַז קען צושטעלן ינסייט אין דעם לעבן צייַט פון די מאַלעניאַם בק.

ראַדיאָקאַרבאָן Fossil אָרגאַניק סאַמפּאַלז באזירט אויף די ענדערונג פון טשאַד-14 טעטיקייט (ראַדיאָקאַרבאָן) פאָרשטעלן אין אַלע אָרגאַניזאַמז. עס Falls אין אַ לעבעדיק גוף בעשאַס מאַטאַבאַליזאַם און איז קאַנטיינד דערין אין אַ באַזונדער קאַנסאַנטריישאַן. נאָך דעם טויט פון מאַטאַבאַליזאַם מיט דער סביבה סיסיז. די קאַנסאַנטריישאַן פון ראַדיאָאַקטיוו טשאַד Falls רעכט צו נאַטירלעך פאַרפוילן, די טעטיקייט דיקריסאַז פּראָפּאָרטיאָנאַללי.

מיט אַזאַ וואַלועס, די האַלב-לעבן, די פאָרמולע פון די געזעץ פון ראַדיאָאַקטיוו פאַרפוילן העלפּס צו באַשליסן די צייַט פון די טערמאַניישאַן פון לעבן פון דער אָרגאַניזם.

קייט פון ראַדיאָאַקטיוו טראַנספאָרמאַטיאָנס

ריידיאָואַקטיוואַטי שטודיום זענען געווען באגלייט אין לאַבאָראַטאָריע טנאָים. אַמייזינג פיייקייַט צו ראַדיאָאַקטיוו עלעמענטן בלייַבן אַקטיוו פֿאַר שעה, טעג אָדער אַפֿילו יאָרן קען ניט קומען ווי אַ יבערראַשן אין די אָנהייב פון די twentieth יאָרהונדערט פיסיסיסץ. שטודיום, למשל, טהאָריום, נאכגעגאנגען דורך אַ אומגעריכט רעזולטאַט: אין אַ פֿאַרמאַכט אַמפּאָולע פון זייַן טעטיקייט איז געווען באַטייַטיק. אין די מינדסטע שמעק פון עס אַראָפאַקן. די מסקנא איז פּשוט: די קאַנווערזשאַן פון טהאָריום באגלייט דורך די מעלדונג פון ראַדאָן (גאַז). אַלע יסודות אין די ריידיאָואַקטיוואַטי Transformed אין אַ גאָר פאַרשידענע מאַטעריע, און ווערין דער גשמיות און כעמישער פּראָפּערטיעס. דעם מאַטעריע, אין דרייען, איז אויך אַנסטייבאַל. עס איז איצט באקאנט דרייַ ראָוז פון ענלעך טראַנספאָרמאַטיאָנס.

וויסן פון די טראַנספאָרמאַטיאָנס זענען גאָר וויכטיק אין דיטערמאַנינג די צייַט פון ינאַקסעסאַבילאַטי געביטן קאַנטאַמאַנייטאַד אין דעם פּראָצעס פון אַטאָמישע און יאָדער פאָרשונג, אָדער קאַטאַסטראָפעס. די האַלב-לעבן פון פּלוטאָניום - דיפּענדינג אויף זייַן ייסאַטאָופּס - אין די קייט פון 86 ס (פּו 238) צו 80 מאַ (פּו 244). די קאַנסאַנטריישאַן פון יעדער ייסאַטאָופּ גיט אַ געדאַנק וועגן די צייַט פון די דיקאַנטאַמאַניישאַן געגנט.

די מערסט טייַער מעטאַל

עס איז באקאנט אַז אין מאָדערן מאל עס איז אַ פיל מער טייַער מעטאַל ווי גאָלד, זילבער און פּלאַטין. די אַרייַננעמען די פּלוטאָניום. ינטערעסטינגלי, אין דער נאַטור Created אין די עוואָלוציע פון די פּלוטאָניום איז ניט געפֿונען. רובֿ עלעמענטן זענען באקומען אונטער לאַבאָראַטאָריע באדינגונגען. אָפּעראַציע פון פּלוטאָניום-239 אין יאָדער רעאַקטאָרס האט ענייבאַלד אים צו ווערן גאָר פאָלקס די טעג. באקומען גענוג פֿאַר נוצן אין די רעאַקטאָרס פון די סומע פון די ייסאַטאָופּ מאכט עס פּראַקטאַקלי ינוואַליאַבאַל.

פּלוטאָניום-239 איז באקומען אין וויוואָו ווי אַ רעזולטאַט פון קייט ריאַקשאַנז אין די יערייניאַם-239 נעפּטוניום-239 (האַלב-לעבן - 56 שעה). ענלעך קייט אַלאַוז צו אָנקלייַבן פּלוטאָניום אין יאָדער רעאַקטאָרס. די קורס פון פּאַסירונג פון די required נומער יקסידז די נאַטירלעך ביליאַנז פון מאל.

אַפּפּליקאַטיאָן אין ענערגיע

עס איז פיל רעדן וועגן די שאָרטקאָמינגס פון יאָדער מאַכט און די "סטריינדזשנאַס" פון מענטשהייַט אַז כּמעט קיין עפענונג איז געניצט צו טייטן זייער אייגן מין. עפן פון פּלוטאָניום-239, וואָס איז ביכולת צו אָנטייל נעמען אין די יאָדער קייט רעאַקציע איז ערלויבט צו נוצן עס ווי אַ פרידלעך ענערגיע מקור. יערייניאַם-235 איז אַ אַנאַלאָג פון די פּלוטאָניום געפֿונען אין דער וועלט איז גאָר זעלטן, סעלעקטירן עס פון די יערייניאַם אַרץ איז פיל מער שווער ווי צו באַקומען פּלוטאָניום.

עלטער פון די ערד

ראַדיאָיסאָטאָפּע אַנאַליסיס פון ייסאַטאָופּס פון ראַדיאָאַקטיוו עלעמענטן גיט אַ מער פּינטלעך געדאַנק פון די לעבן פון אַ באַזונדער מוסטער.

ניצן די טראַנספאָרמאַציע קייט "פון יערייניאַם - טהאָריום", קאַנטיינד אין דער ערד 'ס סקאָרינקע, מאכט עס מעגלעך צו באַשליסן די עלטער פון אונדזער פּלאַנעט. דער פּראָצענט פון די יסודות אין דורכשניטלעך איבער די סקאָרינקע ונדערליעס דעם אופֿן. לויט צו די לעצט דאַטן, דער עלטער פון די ערד איז 4.6 ביליאָן יאר אַלט.