Evaluare: 5/5
Numărul de dezintegrare interval de timp nuclee radioactive în proba de material este proporțională cu numărul total de nuclee ale unui element radioactiv corespunzător acestui eșantion.
Majoritatea nucleelor atomice sunt instabile. Mai devreme sau mai târziu, ei vor în mod automat (sau, ca fizica, spontan) dezintegrează în nuclee mai mici și particule elementare, care sunt numite produse de degradare fiice sau elemente. Particulele de dezintegrare sunt denumite de obicei materiale inițiale sau părinți. Toți avem substanțe chimice cunoscute (fier, oxigen, calciu etc.), există cel puțin un izotop stabil. (Izotopi sunt numite soiuri de un element chimic cu același număr de protoni din nucleu - este numărul de protoni corespunzător numărului de ordine al elementului - dar un număr diferit de neutroni.) Faptul că aceste substanțe sunt bine cunoscute pentru noi, arată stabilitatea lor - ceea ce înseamnă că trăiesc suficient de lungă pentru a se acumula în cantități semnificative în condiții naturale, fără a se dezintegra în componente. Dar fiecare dintre elementele naturale sunt izotopi instabile - pot fi obținute în cursul reacțiilor nucleare, dar nu trăiesc mult timp, nucleele lor, așa cum se dezintegrează rapid.
dezintegrare nucleară a elementelor radioactive sau izotopi pot aparea in trei cai majore, iar reacțiile de dezintegrare nucleară corespunzătoare menționate primele trei litere ale alfabetului grecesc. În decăderea alfa, se formează un atom de heliu, constând din doi protoni și doi neutroni, numit de obicei o particulă alfa. Deoarece alfa-degradare atrage după sine o reducere a numărului de protoni încărcat pozitiv în atom la două miez emit particule alfa devine un element de bază, cu două poziții distanțate în aval de acesta în sistemul periodic. Când dezintegrarea beta nucleul emite un electron, iar elementul se mută o poziție în față a tabelului periodic (în acest caz, în esență, neutron este convertit într-un proton de la cea a emisiei de electroni). În cele din urmă, decăderea gamma este decăderea nucleilor cu emisia de fotoni de energie înaltă, numiți în mod obișnuit raze gama. În acest caz, nucleul își pierde energia, dar elementul chimic nu se schimbă.
Cu toate acestea, simplul fapt că instabilitatea unui anumit izotop al unui element chimic nu este să spunem că, reunind un număr de nuclee ale acestui izotop, veți obține o imagine de degradare a acestora simultane. In realitate, dezintegrarea miezului elementului radioactiv este oarecum similar cu procesul de gătit porumb în producția de popcorn: cereale (nucleoni) sunt eliminate din „știulete“ (miez), unul câte unul, într-un mod cu totul imprevizibil până când cad. Legea, care descrie reacția dezintegrare radioactivă, de fapt, prevede doar acest fapt: pentru o perioadă determinată de timp nucleu radioactiv emite un numar de nucleoni este proporțională cu numărul de nucleoni rămase în componența sa. Aceasta este, cu atât mai mult de cereale-nucleon încă mai rămâne în „nefiert“ știulete-core, cu atât mai mult să iasă în evidență pentru o perioadă fixă de timp „gătit“. Când traducem această metaforă în limba formulelor matematice, obținem o ecuație care descrie decăderea radioactivă:
unde dN este numărul de nucleoni emise de un nucleu cu un număr total de nucleoni N într-un timp dt. λ este constanta de radioactivitate determinată experimental a substanței studiate. Formula empirică de mai sus este o ecuație diferențială liniară, a cărei soluție este următoarea funcție, care descrie numărul de nucleoni rămași în miez la momentul t:
unde N0 este numărul nucleonilor din nucleu la momentul inițial al observării.
Constanta de radioactivitate determină astfel cât de rapid se descompune nucleul. Cu toate acestea, fizicienii experimentale, de obicei, nu o măsura, și așa-numitul nucleu jumătate de timp (adică perioada în care nucleul de testare emite jumătate conținute de acesta nucleonii). Diferite izotopi ai diferitelor timp de înjumătățire a substanțelor radioactive variază (în deplină concordanță cu predicțiile teoretice) de miliardimi de secundă la miliarde de ani. Adică, o parte din nucleul trăi practic pentru totdeauna, iar unele cad literalmente instantaneu (aici este important să ne amintim că, la sfârșitul jumătate de timp este jumătate din greutatea totală a materiei prime, după două jumătăți de perioade - un sfert din greutatea sa, după trei perioade de înjumătățire - o optime, etc. . d.).
În ceea ce privește originea elementelor radioactive, ele se naște diferit. În particular, ionosferă (stratul superior atmosfera rarefiată) supuse bombardament constant al Pământului de razele cosmice, compuse din particule cu energii mari (vezi. Particulele elementare). Sub influența atomilor lor de lungă durată și împărțită în izotopi instabili: în particular, stabilitatea azotului-14 în atmosferă se formează în mod constant labil carbon-14 izotop cu 6 protoni și neutroni din nucleu 8 (a se vedea datare radiometrică.).
Dar cazul descris mai sus este destul de exotic. Mult mai des, se formează elemente radioactive în lanțul reacțiilor de fisiune nucleară. Așa numita succesiune de evenimente, în care original ( „părinte“) kernel-ul se imparte in doua „copil“ (de asemenea, radioactiv), cei care, la rândul său - .. Yadra- patru „nepoata“, etc. Procesul continuă până , până când se obțin izotopi stabili. De exemplu, să luăm izotopul uraniu-238 (92 protoni + 146 neutroni) cu un timp de înjumătățire de aproximativ 4,5 miliarde de ani. Această perioadă este, de altfel, este aproximativ egală cu vârsta planetei noastre, ceea ce înseamnă că aproximativ jumătate din uraniu-238 din materialul primar care formează pământul este încă stocat în setul de elemente de natura pământului. Uraniul-238 este transformat în toriu-234 (90 protoni + 144 neutroni), a cărui timp de înjumătățire este de 24 de zile. Toriu-234 este transformată în paladiu-234 (91 + neutron proton 143), cu un timp de înjumătățire de 6 ceasuri - .., Etc După mai mult de zece pași degradare obținut în final stabil plumb-206 izotop.
Există multe lucruri de spus despre decăderea radioactivă, însă câteva puncte ar trebui notate în mod special. În primul rând, chiar dacă luăm ca materie primă o mostră pură a unora dintre izotopul radioactiv, acesta va fi împărțit în diferite componente, și în curând vom primi în mod inevitabil un „buchet“ de diverse substanțe radioactive cu diferite mase nucleare. În al doilea rând, lanțul natural al reacțiilor de fisiune nucleară ne calma în sensul că radioactivitatea - un fenomen natural, există cu mult înainte de om, și nu trebuie să ia un păcat și vina doar o singură civilizație umană că lumea are un fond de radiații. 238 a existat pe Pământ de la începuturile sale, cariat, descompus - și se va dezintegra și centralele nucleare accelera acest proces, de fapt, în fracțiunea de procente; astfel încât să nu aibă un impact deosebit de dăunător pe lângă ceea ce este oferit de natură, ei nu ne poartă cu voi.
În cele din urmă, inevitabilitatea decăderii nucleare radioactive este asociată atât cu probleme potențiale, cât și cu potențiale oportunități pentru omenire. În particular, într-un lanț format radon 222-238-uraniu reacții nucleare de descompunere - gazul nobil este incolor, inodor și fără gust, nu intră în nici o reacție chimică, deoarece nu este capabilă să formeze legături chimice. Este un gaz inert. și se izbește literalmente din intestinul planetei noastre. De obicei nu are niciun efect asupra noastră - se dizolvă pur și simplu în aer și rămâne acolo într-o concentrație scăzută până când se rupe în elemente mai ușoare. Cu toate acestea, în cazul în care radon este inofensiv lung in camera neventilate, apoi în timp, va începe să se acumuleze produsele sale de degradare - și acestea sunt dăunătoare pentru sănătatea umană (prin inhalare). Acesta este modul în care obținem așa-numita "problemă cu radon".
Pe de altă parte, proprietățile radioactive ale elementelor chimice sunt de un beneficiu considerabil pentru oameni dacă se apropie cu înțelepciune. În prezent, fosforul radioactiv este injectat pentru a produce o imagine radiografică a fracturilor osoase. Gradul de radioactivitate al acestuia este minim și nu dăunează sănătății pacientului. Introducerea țesuturilor osoase ale corpului împreună cu fosfor obișnuit, emite raze suficiente pentru a le fixa pe aparatul fotosensibil și pentru a obține imagini din osul rupt literal din interior. Chirurgii, în consecință, primesc ocazia de a opera o fractură complexă, nu orbește și la întâmplare, dar, în prealabil, au studiat structura fracturii prin astfel de imagini. În general, aplicarea radiografiei în știință, tehnologie și medicină nu este un număr. Și toți acționează conform aceluiași principiu: proprietățile chimice ale atomului (de fapt proprietățile carcasei de electroni exterioare) fac posibilă clasificarea substanței ca un grup chimic specific; apoi, folosind proprietățile chimice ale substanței, acesta este livrat un atom „în locul potrivit“, și apoi, folosind proprietatea nucleelor elementului la degradare, în strictă conformitate cu legile stabilite ale fizicii „grafica“, sunt produse de degradare înregistrate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: