रेडियोधर्मी तत्वों का आधा जीवन - यह क्या है और यह कैसे परिभाषित करने के लिए? फॉर्मूला आधा जीवन

रेडियोधर्मिता का अध्ययन के इतिहास, 1 मार्च, 1896 शुरू हुआ जब प्रसिद्ध फ्रांसीसी वैज्ञानिक Anri Bekkerel गलती से यूरेनियम लवण के विकिरण में एक अजीब बात की खोज की। यह पता चला कि एक फोटोग्राफिक प्लेट, एक नमूना marred के साथ एक बॉक्स में रखा गया। यह उच्च मर्मज्ञ विकिरण, जो यूरेनियम को समृद्ध बनाया था रखने देशों का परिणाम है। यह गुण भारी तत्वों में पाया जाता है, आवर्त सारणी को पूरा करने। उन्होंने कहा कि नाम "रेडियोधर्मिता" दिया गया था।

हम रेडियोधर्मिता की विशेषताओं का परिचय

इस प्रक्रिया - प्राथमिक कणों (इलेक्ट्रॉनों, हीलियम के परमाणु नाभिक) का एक साथ विकास के साथ एक अलग आइसोटोप में सहज रूपांतरण सदस्य परमाणु आइसोटोप। रूपांतरण परमाणुओं बाहरी ऊर्जा अवशोषण की आवश्यकता के बिना, अनायास दिखाई दिया। मुख्य मात्रा प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा रिहाई की विशेषताओं रेडियोधर्मी क्षय, का कहा जाता है गतिविधि।

रेडियोधर्मी नमूना गतिविधि प्रति इकाई समय नमूने के क्षय की संभावित संख्या कहा जाता है। में एसआई (सिस्टम माप की इंटरनेशनल) इकाई यह Becquerel (Bq) कहा जाता है। एक में Becquerel इस तरह के एक नमूना गतिविधि जिस पर प्रति सेकंड औसत 1 विघटन होता है अपनाया।

एक = λN, जिसमें λ- क्षय निरंतर, एन - नमूने में सक्रिय परमाणुओं की संख्या।

पृथक α, β, γ-decays। इसी समीकरण ऑफसेट नियम कहा जाता है:

नाम	क्या हो रहा है	प्रतिक्रिया समीकरण
α क्षय	एक हीलियम परमाणु के एक्स वाई नाभिक को छोड़ते नाभिक में परमाणु नाभिक के रूपांतरण	एक्स जेड A → Z-Y 2 ए -4 4 2 वह
β - विघटन	इलेक्ट्रॉन रिलीज के साथ एक्स वाई नाभिक में परमाणु नाभिक के रूपांतरण	जेड A → Z + X 1 Y ए + -1 ई ए
γ - क्षय	नहीं नाभिक में परिवर्तन के साथ, ऊर्जा एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में जारी किया गया	एक्स जेड A → Z एक्स ए + γ

रेडियोधर्मिता में समय अंतराल

कणों के पतन के समय विशेष रूप से परमाणु के लिए सेट नहीं किया जा सकता है। उनके लिए यह बजाय एक "दुर्घटना" के बजाय एक पैटर्न है। ऊर्जा के अलगाव है कि इस प्रक्रिया, नमूना की गतिविधि के रूप में परिभाषित की विशेषता है।

यह देखा है कि यह समय के साथ बदल जाता है। अलग-अलग तत्वों विकिरण की भक्ति की एक आश्चर्यजनक डिग्री दिखा रहे हैं, वहीं पदार्थों जिनके क्रियाकलाप समय की एक छोटी अवधि में कई बार कम हो जाती है कर रहे हैं। अद्भुत विविधता! यह इन प्रक्रियाओं में एक पैटर्न खोजने के लिए संभव है?

यह स्थापित किया है एक समय के दौरान जो क्षय के दौर से गुजर वास्तव में नमूना के परमाणुओं के आधा होता है। इस समय अंतराल "आधा जीवन" कहा जाता है। इस अवधारणा की शुरूआत का अर्थ क्या है?

आधा जीवन क्या है?

ऐसा लगता है कि एक समय अवधि, वास्तव में सक्रिय परमाणुओं वर्तमान नमूना टूट जाता है के आधे के बराबर के लिए। लेकिन इसका मतलब यह है कि सभी सक्रिय परमाणुओं के दौरान दो आधा जीवन में पूरी तरह से बिखर? बिल्कुल नहीं। नमूने में एक निश्चित बिंदु के बाद शेष समय परमाणुओं की ही राशि के द्वारा रेडियोधर्मी तत्वों का आधा है आधा, और इतने पर विघटित हो जाता है। विकिरण एक लंबे समय, आधा जीवन की तुलना में अधिक के लिए बनी हुई है। इसलिए, नमूने में सक्रिय परमाणुओं विकिरण से स्वतंत्र रूप से जमा हो जाती है

आधा जीवन - एक मात्रा जो केवल पदार्थ के गुणों पर निर्भर करता है। मूल्य कई ज्ञात रेडियोधर्मी आइसोटोप के लिए परिभाषित किया गया है।

तालिका: "कुछ आइसोटोप का आधा जीवन क्षय"

नाम	पद	क्षय के प्रकार	आधा जीवन
रेडियम	88 रा 219	अल्फा	0.001 सेकंड
मैग्नीशियम	12 मिलीग्राम 27	बीटा	10 मिनट
राडोण	86 आर एन 222	अल्फा	3.8 दिनों
कोबाल्ट	27 सह 60	बीटा, गामा	5.3 साल
रेडियम	88 रा 226	अल्फा, गामा	1620 साल
ऊरानुस	92 238 यू	अल्फा, गामा	4.5 अरब साल

आधा जीवन का निर्धारण प्रयोगात्मक प्रदर्शन किया। प्रयोगशाला अध्ययन में गतिविधि को मापने के बार-बार का आयोजन किया। न्यूनतम आकार (सुरक्षा अनुसंधानकर्ता सब से ऊपर है) की प्रयोगशाला नमूनों के बाद से, प्रयोग, विभिन्न अंतराल के साथ किया जाता है कई बार दोहराया। यह परिवर्तन के एजेंट गतिविधि की नियमितता पर आधारित है।

आदेश आधा जीवन निर्धारित करने के लिए विशिष्ट समय अंतराल पर नमूना मापा गतिविधि है। यह देखते हुए कि रेडियोधर्मी क्षय कानून से विघटित परमाणुओं की मात्रा से संबंधित, अर्द्ध जीवन काल का निर्धारण करने के लिए पैरामीटर।

आइसोटोप के लिए उदाहरण परिभाषाएँ

टी ₁ जहां शुरुआत और अंत पर्याप्त निकट अवलोकन कर रहे हैं - चलो एक निश्चित समय पर आइसोटोप के सक्रिय तत्वों की संख्या एन के बराबर है, समय अंतराल जो अवलोकन के दौरान टी ₂ है। मान लें कि n - परमाणुओं की संख्या एक निश्चित समय अंतराल में विघटित, तो एन = केएन (टी ₂ - टी _1)।

इस अभिव्यक्ति में, कश्मीर = 0693 / T½ - समानता कारक, क्षय लगातार कहा जाता है। T½ - आइसोटोप का आधा जीवन।

समय स्लॉट इकाई के लिए मान लें। इस प्रकार k = n / एन आइसोटोप नाभिक प्रति इकाई समय वर्तमान बिखरने के अंश इंगित करता है।

T½ = 0693 / लालकृष्ण: क्षय निरंतर का मूल्य निर्धारित किया जा सकता है और क्षय की अर्ध-जीवन को जानने का

यह इस प्रकार है कि समय प्रति यूनिट कोई सक्रिय परमाणुओं की एक निश्चित संख्या है, और एक निश्चित अनुपात टूट जाता है।

रेडियोधर्मी क्षय के कानून (एसपीपी)

आधा जीवन आधार एसपीपी है। पैटर्न फ़्रेडरिक सोडी और अर्नेस्ट रदरफोर्ड व्युत्पन्न 1903 में प्रयोगात्मक परिणामों के आधार पर। ऐसा नहीं है कि कि आदर्श से दूर बीसवीं सदी की शुरुआत के मामले में कर रहे हैं उपकरणों के साथ किए गए एक से अधिक माप, एक सटीक और वैध परिणाम के लिए नेतृत्व किया आश्चर्य की बात है। उन्होंने कहा कि रेडियोधर्मिता के सिद्धांत के आधार बन गया। हम रेडियोधर्मी क्षय कानून की एक गणितीय प्रविष्टि निकाले जाते हैं।

- चलो एन ₀ - सक्रिय समय में सक्रिय परमाणुओं की संख्या। समय अंतराल के बाद टी एन तत्वों nondecomposed होगा।

एन = एन _0/2: - एक समय आधा जीवन के बराबर में सक्रिय तत्वों की वास्तव में आधा रहते _हैं।

एन = एन _0/4 = एन _0/2 ² सक्रिय परमाणुओं: - नमूना के एक आधा की अतिरिक्त अवधि के बाद कर रहे हैं।

- एक समय में एक और आधा जीवन के बराबर करने के बाद, नमूना केवल बनी रहेगी: एन = एन _0/8 = एन ^_0/2 मार्च।

- एक समय था जब मेजबान n नमूने में आधा अवधि ₀ एन = एन / 2 सक्रिय कणों की ⁿ रहेगा। इस एक्सप्रेशन में एन = टी / T½: आधा जीवन के लिए जांच के अनुपात।

- एसपीपी कुछ अलग गणितीय अभिव्यक्ति जो कार्यों में और अधिक सुविधाजनक है: एन = एन ₀ 2 ^{- टी / _T½।}

पैटर्न, इसका पता लगा आधा जीवन के अलावा, सक्रिय आइसोटोप परमाणुओं की संख्या एक निश्चित समय पर nondecomposed। अवलोकन की शुरुआत में नमूना के परमाणुओं की संख्या जानने के बाद, कुछ समय के बाद, आप दवा के जीवनकाल निर्धारित कर सकते हैं।

रेडियोधर्मी क्षय कानून सूत्र का आधा जीवन यह केवल कुछ मापदंडों अगर मदद करता है निर्धारित: नमूने में सक्रिय आइसोटोप की संख्या, यह काफी खोजने के लिए मुश्किल है।

कानून के परिणाम

रिकार्ड एसपीपी सूत्र कर सकते हैं, बड़े पैमाने पर गतिविधि और तैयारी परमाणुओं की अवधारणा का उपयोग कर।

गतिविधि रेडियोधर्मी परमाणुओं की संख्या के लिए आनुपातिक है: एक = एक ₀ • 2 ^{-t / टी} इस सूत्र में, एक ₀ - शून्य समय में नमूना गतिविधि, एक - आधा जीवन - टी सेकंड, टी के बाद गतिविधि।

पदार्थ के भार पैटर्न में इस्तेमाल किया जा सकता: मीटर = मी ₀ • 2 ^{आयकर / टी}

किसी भी नियमित अंतराल के लिए पूरी तरह से इस तैयारी में उपलब्ध रेडियोधर्मी परमाणु उसी अनुपात टूट जाता है।

कानून की प्रयोज्यता की सीमा

सभी मामलों में कानून एक सांख्यिकीय, एक सूक्ष्म जगत में प्रक्रियाओं को परिभाषित है। ऐसा नहीं है कि रेडियोधर्मी तत्वों का आधा जीवन समझा जाता है - आंकड़ा। परमाणु के नाभिक में घटनाओं की संभाव्य प्रकृति पता चलता है कि मनमाने ढंग से कोर किसी भी समय ढह सकता है। भविष्यवाणी एक घटना असंभव है, हम एक बार में केवल अपनी विश्वसनीयता निर्धारित कर सकते हैं। नतीजतन, आधा जीवन मतलब नहीं है:

• एक विशेष परमाणु के लिए;
• न्यूनतम नमूना जनता।

परमाणु के जीवन

इसकी मूल स्थिति में परमाणु के अस्तित्व एक पल के लिए चल सकता है, और शायद लाखों साल। जीवन के कणों के समय के बारे में बात भी आवश्यक नहीं है। एक राशि परमाणुओं के जीवन भर के औसत मूल्य के बराबर दर्ज करके, आप एक रेडियोधर्मी समस्थानिक के परमाणुओं, रेडियोधर्मी क्षय के प्रभाव के अस्तित्व के बारे में बात कर सकते हैं। परमाणु नाभिक का आधा जीवन परमाणु के गुणों पर निर्भर करता है और अन्य मात्रा पर निर्भर नहीं करता।

कैसे आधा जीवन को खोजने के लिए, औसत जीवनकाल जानते हुए भी: यह समस्या का समाधान करना संभव है?

परमाणु के मतलब जीवन और क्षय लगातार मदद, कम नहीं के लिए आधा जीवन संचार सूत्र निर्धारित करने के लिए।

_{τ = टी 1/2 / LN2 = टी} 1/2 / 0693 = 1 / λ।

औसत जीवनकाल, λ - - क्षय लगातार इस रिकॉर्ड, τ में।

आधा जीवन का उपयोग करना

अलग-अलग नमूनों की उम्र का निर्धारण करने के लिए आवेदन एसपीपी देर से बीसवीं सदी के अनुसंधान में व्यापक है। की सटीकता साल की उम्र का निर्धारण करने जीवाश्म कलाकृतियों इसलिए बढ़ जाती है कि सहस्राब्दी ई.पू. के जीवन समय में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं।

रेडियोकार्बन कार्बन -14 गतिविधि (रेडियोकार्बन) के परिवर्तन सभी जीवों में मौजूद के आधार पर जीवाश्म जैविक नमूने हैं। यह चयापचय के दौरान एक जीवित शरीर में गिर जाता है और एक विशेष एकाग्रता पर उसमें निहित है। पर्यावरण के साथ चयापचय की मृत्यु के बाद रहता है। रेडियोधर्मी कार्बन की एकाग्रता की वजह से प्राकृतिक क्षय करने के लिए, गतिविधि आनुपातिक कम हो जाती है गिर जाता है।

इस तरह के मूल्यों, आधा जीवन के साथ, रेडियोधर्मी क्षय के कानून के सूत्र जीव के जीवन की समाप्ति के समय निर्धारित करने के लिए मदद करता है।

रेडियोधर्मी परिवर्तनों के चेन

रेडियोधर्मिता के अध्ययन प्रयोगशाला परिस्थितियों में आयोजित की गई। रेडियोधर्मी तत्वों के लिए अद्भुत क्षमता घंटे, दिन या वर्षों के लिए सक्रिय रहते बीसवीं सदी भौतिकविदों की शुरुआत में एक आश्चर्य के रूप में नहीं आ सकता है। अध्ययन, उदाहरण के लिए, थोरियम, कोई अनपेक्षित परिणाम के बाद: अपनी गतिविधि की एक बंद इंजेक्शन की शीशी में महत्वपूर्ण था। यह की थोड़ी सी भी एहसास पर गिर गया। निष्कर्ष सरल था: थोरियम के रूपांतरण रेडॉन (गैस) की रिहाई के साथ होगा। रेडियोधर्मिता में सभी तत्वों को एक पूरी तरह से अलग पदार्थ में तब्दील हो, और जिसमें भौतिक और रासायनिक गुणों। इस पदार्थ, बारी में, भी अस्थिर है। अब यह समान परिवर्तनों के तीन पंक्तियों में जाना जाता है।

इन परिवर्तनों का ज्ञान परमाणु और परमाणु अनुसंधान, या आपदाओं की प्रक्रिया में दूषित अप्राप्यता क्षेत्रों के समय को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण हैं। प्लूटोनियम का आधा जीवन - अपने आइसोटोप के आधार पर - 80 मा को 86 s (पु 238) की सीमा में (पु 244)। प्रत्येक आइसोटोप की एकाग्रता परिशोधन क्षेत्र की अवधि के बारे में एक विचार देता है।

सबसे महंगी धातु

यह सब जानते हैं आधुनिक समय में सोने, चांदी और प्लेटिनम की तुलना में काफी अधिक महंगी धातु नहीं है। ये प्लूटोनियम शामिल हैं। दिलचस्प बात यह है प्लूटोनियम के विकास में बनाया प्रकृति में नहीं पाया जाता है। अधिकांश तत्व प्रयोगशाला परिस्थितियों में प्राप्त कर रहे हैं। प्लूटोनियम -239 परमाणु रिएक्टरों में से ऑपरेशन उसे सक्षम बनाया है इन दिनों बेहद लोकप्रिय हो गया है। आइसोटोप की राशि का रिएक्टरों में इस्तेमाल के लिए पर्याप्त प्राप्त यह व्यावहारिक रूप से अमूल्य बनाता है।

(- 56 घंटे आधा जीवन) प्लूटोनियम -239 यूरेनियम -239 नैप्टुनियम -239 में श्रृंखला प्रतिक्रिया का एक परिणाम के रूप में विवो में प्राप्त की है। इसी श्रृंखला परमाणु रिएक्टरों में प्लूटोनियम जमा करने के लिए अनुमति देता है। अपेक्षित संख्या की घटना की दर समय की प्राकृतिक अरबों से अधिक है।

ऊर्जा में आवेदन

वहाँ परमाणु ऊर्जा और कहा कि लगभग किसी भी उद्घाटन अपने ही तरह मारने के लिए प्रयोग किया जाता है मानवता के "परायापन" की कमियों के बारे में ज्यादा बात है। प्लूटोनियम -239, जो परमाणु श्रृंखला अभिक्रिया में भाग लेने के लिए सक्षम है का उद्घाटन एक शांतिपूर्ण ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग करने की अनुमति है। यूरेनियम -235 प्लूटोनियम दुनिया में पाए जाने वाले एक एनालॉग अत्यंत दुर्लभ है, से उसका चयन है यूरेनियम अयस्क और अधिक कठिन है प्लूटोनियम प्राप्त करने के लिए की तुलना में।

पृथ्वी की आयु

रेडियोधर्मी तत्वों के आइसोटोप की रेडियो आइसोटोप विश्लेषण एक विशेष नमूना के जीवनकाल की एक अधिक सटीक विचार देता है।

"की यूरेनियम - थोरियम" परिवर्तन श्रृंखला का उपयोग करना, पृथ्वी की पपड़ी में निहित है, यह संभव हमारे ग्रह की उम्र निर्धारित करने के लिए बनाता है। पपड़ी भर औसत में इन तत्वों का प्रतिशत इस पद्धति के आधार हैं। नवीनतम आंकड़ों के अनुसार, पृथ्वी की आयु 4.6 अरब साल पुराना है।