Radioaktív bomlás
Értékelés: 5/5
A radioaktív anyag mintájában egy adott időpontban bomlott magok száma arányos a mintában lévő radioaktív elemek összes magjának számával.
A legtöbb atommag nem stabil. Előbb-utóbb automatikusan (vagy a fizika, a spontán) osztott kisebb atommagok és az elemi részecskék, amelyek úgynevezett lánya bomlástermékei vagy elemeit. A széteső részecskéket általában kezdeti anyagoknak vagy szülőknek nevezik. Mindannyian ismerős vegyi anyagok (vas, oxigén, kalcium stb.) Van legalább egy stabil izotóp. (Izotóp nevezzük fajták egy kémiai elem a protonok száma megegyezik a sejtmagban - a protonok száma megfelel a sorszáma elem -, de különböző számú neutront.) Az a tény, hogy ezeket az anyagokat jól ismerjük, azt mutatja, hogy a stabilitás - ami azt jelenti, hogy élnek olyan hosszú ideig, hogy jelentős mennyiségben felhalmozódjon természetes körülmények között, anélkül, hogy összetevők szétesnek. De mind a természeti elemek vannak instabil izotópok - nyerhető során a nukleáris reakciók, de nem élnek sokáig, a magok, amilyen gyorsan széteső.
A radioaktív elemek vagy izotópok magjainak bomlása három fő módon történhet, és a megfelelő nukleáris bomlási reakciókat a görög ábéc első három betűjévé nevezik. Az alfa bomlás során egy hélium atom keletkezik, amely két protonból és két neutronból áll, általában alfa részecske. Mivel az alfa-bomlás jár számának csökkenése pozitív töltésű proton a atom a két mag bocsát ki alfa-részecske válik központi eleme, két egymástól bizonyos távolságban helyzetben után ez a periódusos rendszerben. A béta-bomlás során a mag bocsát ki egy elektront, és az elem előrehalad egy pozíciót az időszakos tábla előtt (ebben az esetben lényegében a neutron proton lesz ezzel a nagyon elektron kibocsátásával). Végül a gamma-bomlás a magok bomlása a nagy energiájú fotonok kibocsátásával, amelyeket általában gamma-sugaraknak neveznek. Ebben az esetben a mag elveszíti energiáját, de a kémiai elem nem változik.
Azonban az a puszta tény, hogy az instabilitás egy adott izotóp egy kémiai elem nem azt mondani, hogy összehozza a magok számának az izotóp, kapsz egy képet azok egyidejű bomlás. A valóságban, a bomlás a radioaktív elem mag némileg hasonló a folyamat a főzés a kukorica a termelés popcorn: gabona (nukleont) töröltük a „csutka” (core) egyenként, teljesen kiszámíthatatlan módon, amíg mind leesik. A törvény, amely ismerteti a reakció a radioaktív bomlás, sőt, csak azt állítja, ezt a tényt: egy meghatározott ideig radioaktív atommag bocsát ki több nukleon arányos számú nukleon maradék összetételét. Azaz a több gabona-nukleon továbbra is a „angolosan” csutka-core, annál inkább áll ki egy meghatározott ideig „főzés”. Amikor ezt a metafórát a matematikai képletek nyelvére fordítjuk, egy olyan egyenletet kapunk, amely a radioaktív bomlást írja le:
ahol dN a nucleus által kibocsátott nukleonok száma összesen N nukleonokkal dt-ben. A λ a vizsgált anyag kísérletileg meghatározott radioaktivitási állandója. A fenti empirikus képlet egy lineáris differenciálegyenlet, amelynek megoldása a következő függvény, amely a magban maradt nukleonok számát t időpontban írja le:
ahol N0 a nucleus nukleonjainak száma a megfigyelés kezdeti időpontjában.
A radioaktivitási konstans tehát meghatározza, hogy a sejtmag gyorsan csökken. Azonban a kísérleti fizikusok általában nem mérik, és az úgynevezett fél-time kernel (vagyis az az időszak, amely a vizsgálat nucleus kibocsátásának felét bennük nukleonokból). Különböző izotópjai különböző felezési radioaktív anyagok változik (teljes összhangban az elméleti jóslatok) pontja milliárd másodperc milliárdnyi éve. Azaz, néhány alapvető él gyakorlatilag örökre, és néhány őszi szó azonnal (itt fontos megjegyezni, hogy a végén a félidő fele a teljes súlya a kiindulási anyag, miután két fél periódus - negyede a súlya, miután három felezési időt - egy nyolcadik, stb . d.).
Ami a radioaktív elemek származását illeti, másképp születnek. Különösen, az ionoszféra (felső réteg kifinomult hangulatot) vetjük alá, hogy a folyamatosan bombázzák a Föld kozmikus sugárzás, tagjai részecskék nagy energiák (lásd. Az elemi részecskék). Hatása alatt a hosszú életű atomok és osztott instabil izotópok: különösen a stabilitását a nitrogén-14 a légkörben folyamatosan képződik labilis szén-14 izotópot, 6 protonok és neutronok a sejtmagban 8 (lásd radiometrikus.).
De a fent leírt eset meglehetősen egzotikus. Sokkal gyakoribbak a radioaktív elemek a maghasadási reakciók láncolatában. Az úgynevezett események sorozata, amelyben az eredeti ( „szülő”) kernel kettéválik „gyermek” (szintén radioaktív), ezek viszont - .. Yadra- négy „unokája”, stb A folyamat addig folytatódik, amíg , amíg stabil izotópokat nem kapunk. Példaként vegyük fel az urán-238 izotópot (92 proton + 146 neutron), amelynek felezési ideje körülbelül 4,5 milliárd év. By the way, ez az idő megközelítőleg megegyezik bolygónk korával, ami azt jelenti, hogy a Föld kialakulásának elsődleges anyagából származó urán-238 fele még mindig a földi természet elemeinek összessége. Az urán-238-at tórium-234-be (90 proton + 144 neutron) alakítják át, amelyek felezési ideje 24 nap. A tórium-234 alakítjuk palládium-234 (91 + proton neutron 143) egy felezési 6 órák - .., stb után több mint tíz lépést bomlási kapott végül stabil ólom-206 izotóp.
A radioaktív bomlásról sok dolog van, de néhány pontot külön meg kell jegyezni. Először is, még ha vesszük kiindulási anyagként tiszta minta néhány a radioaktív izotóp, akkor kell bontani a különböző alkatrészek, és hamarosan elkerülhetetlenül kap egy „csokor” a különböző radioaktív anyagok különböző nukleáris tömegeket. Másodszor, a természetes lánc maghasadás reakciók megnyugtatni minket, abban az értelemben, hogy a radioaktivitás - a jelenség természetes, van hosszú az ember előtt, és nem kell, hogy egy bűnt, és hibás egyetlen emberi civilizáció, hogy a világ egy háttérsugárzás. 238 létezett a Földön, a kezdetektől fogva, szuvas, lebomlott - és leépülnek, atomerőművek felgyorsítja ezt a folyamatot, sőt, a frakció egy százalék; úgyhogy a természet által nyújtott természet mellett nem okoznak különösen káros hatást, nincs velünk.
Végül a radioaktív nukleáris bomlás elkerülhetetlensége mind a potenciális problémákkal, mind az emberiség lehetséges lehetőségeivel jár. Különösen, egy lánc képződik radon-222 238-urán nukleáris bomlási reakciók - a nemesgáz színtelen, szagtalan és íztelen, nem köt olyan kémiai reakció, mivel nem képes kémiai kötéseket. Inert gáz. és szó szerint kiszabadul belőle a bolygó belsejéből. Általában nincs hatása ránk - egyszerűen feloldódik a levegőben, és alacsony koncentrációban marad, amíg még könnyebb elemekre nem szűnik meg. Ha azonban ez az ártalmatlan radon hosszú ideig nem szellőztetett helyiségben lesz, akkor a bomlási termékei felhalmozódnak ott - és ártalmasak az emberi egészségre (belélegzéssel). Így kapjuk az úgynevezett "radonproblémát".
Másrészről, a kémiai elemek radioaktív tulajdonságai jelentős hasznot hoznak az embereknek, ha bölcsen megközelítik őket. Különösen a radioaktív foszfort injektálják, hogy radiográfiai képet készítsenek a csonttörésekről. A radioaktivitás mértéke minimális, és nem károsítja a beteg egészségét. A test csontszöveteinek a közönséges foszforral való belépése elég fényt bocsát ki, hogy rögzítse őket a fényérzékeny készüléken, és a tört csontról belülről szó szerint bejusson. A sebészek ennek megfelelően lehetőséget kapnak arra, hogy véletlenszerűen és véletlenszerűen ne kezeljék a komplex törést, de előzetesen tanulmányozták a törés szerkezetét ilyen képek segítségével. Általánosságban elmondható, hogy a radiográfia alkalmazása a tudomány, a technológia és az orvostudomány területén nem szám. És ugyanazok az elvek szerint működnek: az atom kémiai tulajdonságai (valójában a külső elektronhéja tulajdonságai) lehetővé teszik az anyag mint egy bizonyos kémiai csoport osztályozását; Ezután, a kémiai anyag tulajdonságaitól, kiszállítási atom „a megfelelő helyre”, majd a tulajdonság a magok az elem bomlásnak szoros összhangban a megállapított fizika törvényei „grafikus”, rögzíti bomlástermékeket.