Объясните связь между периодом полураспада и постоянной радиоактивного распада кратко

Обновлено: 02.07.2024

При всем разнообразии реакций самопроизвольного (спонтанного) распада ядер в этом процессе наблюдается общая закономерность, которую можно описать математически. Интересно, что зависимость количества распавшихся ядер от времени задается одной и той же функцией для различных ядер, участвующих в распаде. Перейдем к количественному описанию процессов радиоактивного распада.

Для записи закона радиоактивного распада будем считать, что в начальный момент времени () число радиоактивных ядер . Через промежуток времени, равный периоду полураспада, это число будет , еще через такой же промежуток времени — (рис. 218). Спустя промежуток времени, равный n периодам полураспада , радиоактивных ядер останется:

Это соотношение выражает закон радиоактивного распада, который можно сформулировать следующим образом:

число нераспавшихся радиоактивных ядер убывает с течением времени по закону, представленному соотношением (1).

Закон радиоактивного распада позволяет найти число нераспавшихся ядер в любой момент времени. Полученное выражение хорошо описывает распад радиоактивных ядер, если их количество достаточно велико.
Приведем экспериментальные результаты, которые показывают, что при малом количестве радиоактивных ядер это выражение неприменимо. На рисунке 219 изображен график распада 47 ядер изотопа фермия , период полураспада которого . Из рисунка 219 видно, что пока ядер было достаточно много — от 47 до 12, то показательная функция хорошо описывала закон распада. Однако при меньшем числе ядер истинная зависимость существенно отличается от показательной функции.
Периоды полураспада некоторых радиоактивных изотопов веществ приведены в таблице 11.

Таблица 11. Периоды полураспада радиоактивных изотопов веществ
Вещество	Период полураспада
30,17 лет
5,3 года
8,04 суток
24 390 лет
1600 лет
3,8 суток
700 млн лет
4,5 млрд лет

В 1927 г . американский ученый Г. Блюмгарт, используя изотоп , впервые определил скорость кровотока у людей.

В 1934 г . венгерский ученый Дьердь фон Хевеши, используя дейтерий, впервые установил, что в организме человека вода полностью обновляется в течение 14 суток.

Связь между радиоактивным распадом и периодом полураспада - Разница Между

Содержание:

Существуют некоторые встречающиеся в природе изотопы, которые нестабильны из-за несбалансированного количества протонов и нейтронов, которые они имеют в своих ядрах атомов. Поэтому, чтобы стать стабильными, эти изотопы подвергаются спонтанному процессу, называемому радиоактивным распадом. Из-за радиоактивного распада изотоп конкретного элемента превращается в изотоп другого элемента. Однако конечный продукт радиоактивного распада всегда стабилен, чем исходный изотоп. Радиоактивный распад определенного вещества измеряется специальным термином, известным как период полураспада.Время, затрачиваемое веществом на превращение в половину своей первоначальной массы в результате радиоактивного распада, измеряется как период полураспада этого вещества. Это связь между радиоактивным распадом и периодом полураспада.

Ключевые области покрыты

1. Что такое радиоактивный распад
- определение, механизмы, примеры
2. Что такое Half Life
- Определение, объяснение с примерами
3. Какова связь между радиоактивным распадом и периодом полураспада?
- радиоактивный распад и период полураспада

Ключевые термины: период полураспада, изотопы, нейтроны, протоны, радиоактивный распад

Что такое радиоактивный распад

Радиоактивный распад - процесс, в котором нестабильные изотопы подвергаются распаду через испускаемое излучение. Нестабильные изотопы - это атомы, имеющие нестабильные ядра. Атом может стать нестабильным по нескольким причинам, таким как наличие большого количества протонов в ядрах или большого количества нейтронов в ядрах. Эти ядра подвергаются радиоактивному распаду, чтобы стать стабильными.

Если есть слишком много протонов и слишком много нейтронов, атомы тяжелые. Эти тяжелые атомы нестабильны. Следовательно, эти атомы могут подвергаться радиоактивному распаду. Другие атомы также могут подвергаться радиоактивному распаду в соответствии с их отношением нейтрон: протон. Если это соотношение слишком велико, оно богато нейтронами и нестабильно. Если отношение слишком низкое, то это богатый протонами атом и нестабильно. Радиоактивный распад веществ может происходить тремя основными способами.

Альфа-излучение

Альфа-частица идентична атому гелия. Он состоит из 2 протонов и 2 нейтронов. Альфа-частица несет +2 электрический заряд, потому что нет электронов, чтобы нейтрализовать положительные заряды 2 протонов. Альфа-распад заставляет изотопы терять 2 протона и 2 нейтрона. Следовательно, атомный номер радиоактивного изотопа уменьшается на 2 единицы, а атомная масса с 4 единиц. Тяжелые элементы, такие как уран, могут подвергаться альфа-излучению.

Бета Эмиссия

В процессе бета-излучения (β) испускается бета-частица. Согласно электрическому заряду бета-частицы, это может быть либо положительно заряженная бета-частица, либо отрицательно заряженная бета-частица. Если это β – эмиссия, то испускаемая частица является электроном. Если это β + излучение, то частица является позитроном. Позитрон - это частица, обладающая теми же свойствами, что и электрон, за исключением его заряда. Заряд позитрона положительный, а заряд электрона отрицательный. В бета-излучении нейтрон превращается в протон и электрон (или позитрон). Следовательно, атомная масса не изменилась бы, но атомный номер увеличился на одну единицу.

Гамма-излучение

Гамма-излучение не является частицей. Следовательно, гамма-излучение не изменяет ни атомный номер, ни атомную массу атома. Гамма-излучение состоит из фотонов. Эти фотоны несут только энергию. Следовательно, гамма-излучение заставляет изотопы высвобождать свою энергию.

Рисунок 1: Радиоактивный распад урана-235

Уран-235 - это радиоактивный элемент, который встречается в природе. Он может подвергаться всем трем типам радиоактивного распада при различных условиях.

Что такое Half Life

Период полураспада вещества - это время, которое требуется этому веществу для того, чтобы стать половиной его первоначальной массы или концентрации в результате радиоактивного распада. Этому термину дается символ t_1/2, Термин период полураспада используется потому, что невозможно предсказать, когда отдельный атом может распасться. Но можно измерить время, затрачиваемое на половину ядер радиоактивного элемента.

Период полураспада может быть измерен относительно количества ядер или концентрации. Разные изотопы имеют разные периоды полураспада. Поэтому, измеряя период полураспада, мы можем предсказать наличие или отсутствие определенного изотопа. Период полураспада не зависит от физического состояния вещества, температуры, давления или любых других внешних воздействий.

Период полураспада вещества можно определить с помощью следующего уравнения.

пер(N_T / N_о) = кт

N_T масса вещества после t времени

N_о начальная масса вещества

K - постоянная распада

т это время считается

Рисунок 02: Кривая
Радиоактивный распад

На изображении выше показана кривая радиоактивного распада вещества. Время измеряется в годах. Согласно этому графику, время, которое требуется веществу для достижения 50% от первоначальной массы (100%), составляет один год. 100% становится 25% (одна четвертая первоначальной массы) через два года. Следовательно, период полураспада этого вещества составляет один год.

(1 улица Half Life 2 й Half-Life 3 й период полураспада)

Приведенный выше график суммировал детали, приведенные на графике.

Связь между радиоактивным распадом и периодом полураспада

Существует прямая связь между радиоактивным распадом и периодом полураспада радиоактивного вещества. Скорость радиоактивного распада измеряется в эквивалентах периода полураспада. Из приведенного выше уравнения мы можем вывести другое важное уравнение для расчета скорости радиоактивного распада.

так как масса (или число ядер) составляет половину своего первоначального значения после одного периода полураспада,

Значение ln2 составляет 0,693. Затем,

T_1/2 = 0,693 / к

Здесь т_1/2 является периодом полураспада вещества, а k - константа радиоактивного распада. Вышеприведенное выражение говорит о том, что высокорадиоактивные вещества расходуются быстро, а слаборадиоактивным веществам требуется больше времени для полного распада. Следовательно, длительный период полураспада указывает на быстрый радиоактивный распад, в то время как короткий период полураспада указывает на медленный радиоактивный день. Период полураспада некоторых веществ не может быть определен, так как может пройти миллионы лет, чтобы подвергнуться радиоактивному распаду.

Заключение

Радиоактивный распад - это процесс, при котором нестабильные изотопы подвергаются распаду в результате излучения. Существует прямая связь между радиоактивным распадом вещества и периодом полураспада, поскольку скорость радиоактивного распада измеряется эквивалентами периода полураспада.

Рекомендации:

Радиоактивность - самопроизвольный распад неустойчивых ядер с испусканием других ядер и элементарных частиц.

Эрнест Резерфорд – строение атома .

Виды радиоактивного распада:

α-распад: à + ; β-распад: à +

Основной закон радиоактивного распада. N= N_o e -лt

Число нераспавшихся радиоактивных ядер убывает по экспонициальному закону. Л(лямбда)-постоянная распада.

Постоянная распада. Период полураспада. Активность. Виды радиоактивного распада и их спектры.

Л(лямбда)-постоянная распада, пропорциональная вероятности распада радиоактивного ядра и различная для разных радиоактивных веществ.

Период полураспада (T)- это время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер. T=ln2/л=0,69/л.

Активность характеризуется скоростью распада. A=-dN/dT=лN=лN_o e -лt =(N/T)*ln2

[A]-беккерель (Бк)= 1распад/секунду.

[А]-кюри (Ки) . 1 Ки=3,7*10 10 Бк=3,7*10 10 с -1

[А]-резерфорд(Рд). 1Рд=10 6

Виды радиоактивного распада. Правило смещения.

Альфа-распад(самое слабое): А _Z X> 4 ₂ He + A-4 _Z-2Y

Энергетические спектры частиц многих радиоактивных элементов состоят из нескольких линий. Причина появления такой структуры спектра - распад начального ядра ( А,Z) на возбужденное состояние ядра(А-4,Z-2. Для альфа - распада, например). Измеряя спектры частиц можно получить информацию о природе возбужденных состояний ядра.

Характеристики взаимодействия заряженных частиц с веществом: линейная плотность ионизации, линейная тормозная способность, средний линейный пробег. Проникающая и ионизирующая способности альфа, бета и гамма излучения.

Заряженные частицы, распространяясь в веществе, взаимодействуют с электронами и ядрами, в результате чего изменяется состояние как вещества, так и частиц.

Линейная плотность ионизации - это отношение ионов знака dn, образованных заряженных ионизированной частицей на элементарном пути dL, к длине этого пути. I=dn/dL.

Линейная тормозная способность-это отношение энергии dE, теряемой заряженной ионизирующей частицей при прохождении элементарного пути dL, к длине этого пути. S= dE/dL.

Средний линейный пробег- это расстояние, которое ионизирующая частица проходит в веществе без столкновения. R-средний линейный пробег.

Необходимо учитывать проникающую способность излучений. Например, тяжелые ядра атомов и альфа-частицы имеют крайне малую длину пробега в веществе, поэтому радиоактивные альфа - источники опасны при попадании внутрь организма. Наоборот, гамма-излучение обладает значительной проникающей способностью, поскольку состоят из высокоэнергетических фотонов, не обладающих зарядом.

Проникающая способность всех видов ионизирующего излучения зависит от энергии.

Радиоактивность. Основной закон радиоактивного распада.

Эрнест Резерфорд – строение атома .

Виды радиоактивного распада:

α-распад: à + ; β-распад: à +

Основной закон радиоактивного распада. N= N_o e -лt

Число нераспавшихся радиоактивных ядер убывает по экспонициальному закону. Л(лямбда)-постоянная распада.

Постоянная распада. Период полураспада. Активность. Виды радиоактивного распада и их спектры.

Период полураспада (T)- это время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер. T=ln2/л=0,69/л.

Активность характеризуется скоростью распада. A=-dN/dT=лN=лN_o e -лt =(N/T)*ln2

[A]-беккерель (Бк)= 1распад/секунду.

[А]-кюри (Ки) . 1 Ки=3,7*10 10 Бк=3,7*10 10 с -1

[А]-резерфорд(Рд). 1Рд=10 6

Виды радиоактивного распада. Правило смещения.

Альфа-распад(самое слабое): А _Z X> 4 ₂ He + A-4 _Z-2Y

Проникающая способность всех видов ионизирующего излучения зависит от энергии.

Период полураспада (Т) - это время, в течение которого распадается половина исходного числа радиоактивных ядер. Он характеризует скорость распада различных элементов.

Основные условия определения "Т":

1. t = Т - период полураспада.

2. N_t = N_o/2 - половина от исходного числа ядер за "Т".

Формулу связи можно получить, если эти условия подставить в интегральную форму закона радиоактивного распада

3. ½ = e - λ T Þ 2 = e λ T

4. ln2 = ln e λ T Þ ln2 = λT

Период полураспада изотопов различается в широких пределах:

238 U ® T = 4,51· 10 9 лет

60 Co ® T = 5,3 года

24 Na ® T = 15,06 часов

20. Биологическое действие ионизирующих излучений. "α", "β" и "γ" – излучения. Правила смещения. Принципы защиты от ионизирующих излучений.

Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический. При соматическом эффекте последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом - у его потомства. Соматические эффекты могут быть ранними или отдалёнными. Ранние возникают в период от нескольких минут до 30-60 суток после облучения. К ним относят покраснение и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза, поражение кроветворной системы, лучевая болезнь, летальный исход. Отдалённые соматические эффекты проявляются через несколько месяцев или лет после облучения в виде стойких изменений кожи, злокачественных новообразований, снижения иммунитета, сокращения продолжительности жизни.

При изучении действия излучения на организм были выявлены следующие особенности:
Высокая эффективность поглощённой энергии, даже малые её количества могут вызвать глубокие биологические изменения в организме.
Наличие скрытого (инкубационного) периода проявления действия ионизирующих излучений.
Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться.
Генетический эффект - воздействие на потомство.
Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению.
Не каждый организм (человек) в целом одинаково реагирует на облучение.
Облучение зависит от частоты воздействия. При одной и той же дозе облучения вредные последствия будут тем меньше, чем более дробно оно получено во времени.

Ионизирующее излучение может оказывать влияние на организм как при внешнем (особенно рентгеновское и гамма-излучение), так и при внутреннем (особенно альфа-частицы) облучении. Внутреннее облучение происходит при попадании внутрь организма через лёгкие, кожу и органы пищеварения источников ионизирующего излучения. Внутреннее облучение более опасно, чем внешнее, так как попавшие внутрь ИИИ подвергают непрерывному облучению ничем не защищённые внутренние органы.

Под действием ионизирующего излучения вода, являющаяся составной частью организма человека, расщепляется, и образуются ионы с разными зарядами. Полученные свободные радикалы и окислители взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая её. Нарушается обмен веществ. Происходят изменения в составе крови - снижается уровень эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и нейтрофилов. Поражение органов кроветворения разрушает иммунную систему человека и приводит к инфекционным осложнениям.

Местные поражения характеризуются лучевыми ожогами кожи и слизистых оболочек. При сильных ожогах образуются отёки, пузыри, возможно, отмирание тканей (некрозы).

Смертельные поглощённые дозы для отдельных частей тела следующие:
голова - 20 Гр;
нижняя часть живота - 50 Гр;
грудная клетка -100 Гр;
конечности - 200 Гр.

При облучении дозами, в 100-1000 раз превышающую смертельную дозу, человек может погибнуть во время облучения ("смерть под лучом").

В зависимости от типа ионизирующего излучения могут быть разные меры защиты: уменьшение времени облучения, увеличение расстояния до источников ионизирующего излучения, ограждение источников ионизирующего излучения, герметизация источников ионизирующего излучения, оборудование и устройство защитных средств, организация дозиметрического контроля, меры гигиены и санитарии.

В России, на основе рекомендаций Международной комиссии по радиационной защите, применяется метод защиты населения нормированием. Разработанные нормы радиационной безопасности учитывают три категории облучаемых лиц:
А - персонал, т.е. лица, постоянно или временно работающие с источниками ионизирующего излучения;

Б - ограниченная часть населения, т.е. лица, непосредственно не занятые на работе с источниками ионизирующих излучений, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могущие подвергаться воздействию ионизирующих излучений;

В - всё население.

Читайте также: