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放射性元素的半衰期 - 它是什么，以及如何界定呢？公式半衰期

研究放射性的历史始于1896年3月1日，当时着名的法国科学家亨利·贝克雷尔（ Henri Becquerel）意外地发现铀盐的排放异常。原来，与样品相同的盒子中的照相板被照亮。这导致了具有铀的奇怪，高度透彻的辐射。这个属性在完成周期表的最重的元素中被发现。他被称为“放射性”。

介绍放射性的特点

该过程是将元素的同位素原子自发转化为另一同位素，同时分离基本粒子（电子，氦原子核）。原子的转变是自发的，不需要从外部吸收能量。表征放射性衰变过程中能量释放过程的主要量称为活动。

放射性样品的活性是每单位时间给定样品的可能衰变数。在 SI（国际系统）中，测量单位称为Becquerel（Bq）。在1贝克勒中，这种样品的活性被接受，其中平均每秒发生1衰减。

A =λN，其中λ是衰减常数，N是样品中活性原子的数量。

分离α，β，γ衰变。相应的方程称为位移规则：

名	发生了什么	反应方程式
α衰变	随着氦原子核的释放，将原子核X转变为Y的核	_Z A ^X → _Z-2 Y ^A-4 + ₂ He ⁴
Β-衰变	随着电子的释放，原子核X转变为核Y	_Z A ^X → _{Z + 1} Y ^A + _-1 e ^A
Γ - 衰变	不伴随核的变化，能量以电磁波的形式释放	_Z X ^A → _Z X ^A +γ

放射性时间间隔

对于给定的特定原子，不能确定颗粒分解的时刻。对他来说，这更像是一个“事故”而不是规律。表征该过程的能量释放被定义为样品的活性。

值得注意的是它随时间而变化。虽然一些元素表现出令人惊奇的辐射度，但在相当短的时间内，其活性会降低几次。惊人的品种！有可能在这些过程中找到规律性吗？

确定了在给定样品中正好一半的原子发生崩解的时间。这个时间间隔被称为“半衰期”。介绍这个概念的要点是什么？

半衰期是多少？

似乎在等于一段时间的时间内，给定样品的所有活性原子的正好一半分解。但这是否意味着在两个半生的时期，所有的活性原子都会完全衰变？没有。一段时间后，一半的放射性元素留在样品中，经过相似的时间，剩下的一半原子分解等等。在这种情况下，辐射持续很长时间，大大超过了半衰期。因此，无论辐射如何，活性原子都保留在样品中

半衰期仅取决于物质的性质。该值是为许多已知的放射性同位素确定的。

表：“同位素半衰期”

名	称号	衰变类型	半衰期
镭	₈₈ Ra ²¹⁹	阿尔法	0.001秒
镁	₁₂ Mg ²⁷	公测	10分钟
氡	₈₆ Rn ²²²	阿尔法	3.8天
钴	₂₇ Co ⁶⁰	Beta，gamma	5.3年
镭	₈₈ Ra ²²⁶	阿尔法，伽玛	1620岁
天王星	₉₂ U ²³⁸	阿尔法，伽玛	45亿年

半衰期的确定是通过实验进行的。在实验室测试过程中，重复测量活动。由于实验室样品尺寸最小（研究人员的安全性首先在实验室），实验以不同的时间间隔进行，反复重复。它是基于物质活动变化的规律性。

为了确定半衰期，给定样品的活性以特定的间隔测量。考虑到这个参数与衰变原子的数量有关，使用放射性衰变定律确定半衰期。

同位素测定的一个例子

让给定时刻的被调查同位素的有效元素的数目为N，其中观察到t ₂ -t ₁的时间间隔，其中观测的开始和结束的时刻足够接近。假设n是衰减到给定时间间隔的原子数，则n = KN（t ₂ -t ₁ ）。

在该表达式中，K = 0.693 / T1是比例系数，称为衰减常数。 T1是同位素的半衰期。

我们采取单位的时间间隔。在这种情况下，K = n / N表示存在的同位素核的分数，每单位时间衰减。

知道衰变常数的值，我们也可以确定衰变的半周期：T1 = 0.693 / K.

因此，随着时间的推移，没有一定数量的活性原子，但其中一部分衰变。

放射性衰变规律（RDF）

半衰期是ZRD的基础。 1903年的实验研究结果，Frederico Soddy和Ernest Rutherford推导出规律性。令人惊讶的是，在二十世纪初期，用远远不完善的仪器进行的多次测量已经导致了准确和合理的结果。它成为放射性理论的基础。我们将得出放射性衰变定律的数学符号。

令N ₀是给定时间的活性原子数。在时间间隔t到期后，N个元素保持不间断。

- 在等于半衰期的时候，有效元素的一半将保持：N = N _0/2 。

- 在样品再次半衰期后，N = N _0/4 = N _0/2 ^2个有效原子残留。

- 等待一个半衰期，样本将保留：N = N _0/8 = N _0/2 ³ 。

- 当半衰期过去时，N = N _0/2 ⁿ活性颗粒残留在样品中。在这个表达式中，n = t / T1：研究时间与半衰期的比率。

- ZRP有一个稍微不同的数学表达式，更方便的解决问题：N = N ₀ 2 ^- ^{t /} ^{T1 _。}

规则性使得除了半衰期之外，还可以确定在给定时刻没有衰变的活性同位素的原子数。在观察开始时了解样品中的原子数，一段时间后可以确定药物的寿命。

确定放射性衰变定律公式的半衰期只能在某些参数的存在下有效：样品中活性同位素的数量很难知道。

法律的后果

您可以使用药物原子的活性和质量的概念来记下ZRP配方。

该活动与放射性原子数成正比：A = A ₀ ·2 ^{-t / T} 在该公式中，A ₀是初始时间样品的活性，A是t秒后的活性，T是半衰期。

物质的质量可以按规律使用：m = m ₀ ·2 ^{-t / T}

在任何同样长的时间间隔内，制剂中存在的绝对相同的放射性原子分数分解。

法律的适用范围

所有意义上的法律是统计学的，确定了缩影中发生的过程。很明显，放射性元素的半衰期是统计学的。原子核中事件的概率性质表明任意的核可以在任何时候崩溃。预测事件是不可能的，您只能在给定时间确定其概率。因此，半衰期是没有意义的：

对于单个原子;
对于最小质量的样本。

一个原子的寿命

一个原子在其原始状态的存在可以持续第二个，也许数百万年。也不需要谈论给定粒子的寿命。引入与原子寿命的平均值相等的值，可以说放射性同位素原子的存在，放射性衰变的后果。原子核的半衰期取决于给定原子的性质，并不取决于其他数量。

是否可以解决问题：如何找到半衰期，知道平均寿命？

确定原子的平均寿命与衰变常数之间关系的公式的半衰期也不重要。

T = T _1/2 / ln2 = T _1/2 / 0.693 = 1 /λ。

在这个记录中，τ是平均寿命，λ是衰减常数。

使用半衰期

在二十世纪末期的研究中，使用ZRP来确定个体样本的年龄已经普遍存在。确定化石文物年龄的准确性已经增长了很多，以至于能够提出公元前千年的生命。

化石有机样品的放射性碳分析是基于所有生物体中存在的碳-14（放射性碳同位素）活性的变化。它在代谢过程中进入生物体，并以一定浓度包含在生物体内。死后，与环境的新陈代谢停止。放射性碳的浓度由于自然衰减而下降，活性成比例地降低。

在存在半衰期的这个价值的情况下，放射性衰变定律的公式有助于确定从生物活动停止之时起的时间。

放射性转化链

放射活性研究在实验室条件下进行。放射性元素在几个小时，几天甚至几年内保持活动的惊人能力不得不让二十世纪初的物理学家感到惊讶。研究，例如，钍，伴随着一个意想不到的结果：在一个封闭的安瓿，其活动是显着的。在轻微的打击下，她跌倒了。结论很简单：钍的转化伴随着氡气（气体）的释放。放射性过程中的所有元素都转化为完全不同的物质，物理和化学性质都不同。这种物质又是不稳定的。目前，已知三个类似的变换系列。

了解这种转变对于确定在原子和核研究或灾难发生过程中感染的区域无法接近的时间极为重要。钚的半衰期取决于其同位素，从86年（Pu 238）到80 Ma（Pu 244）。每个同位素的浓度给出了对该领土消毒时间的想法。

最贵的金属

众所周知，在我们这个时代，金属比金，银和铂贵得多。钚也属于他们。有趣的是，在自然界中，在进化过程中产生的钚不会发生。大多数元素是在实验室条件下获得的。钚-29在核反应堆中的运行使得现在可能变得非常受欢迎。获得足够的这种同位素用于反应堆使其几乎是无价的。

由于铀-239转化为ium -239（半衰期-56小时）的转化链，在自然条件下获得钚-239。类似的链条允许在核反应堆中堆积钚。所需数量的出现速度超过天然数十亿次。

电力工程应用

我们可以谈论核能的不足和人类的“怪物”，几乎任何发现都用来摧毁自己的种类。能够参与连锁核反应的钚-239的发现使其有可能将其用作和平能源的来源。铀-235是钚的类似物，在地球上极为罕见，与铀矿分离比获得钚要困难得多。

地球时代

放射性元素同位素的放射性同位素分析可以更准确地描述给定样品的寿命。

使用包含在地壳中的“铀 - 钍”转化链可以确定我们星球的年龄。这些因素在整个地壳上的平均百分比都是以这种方法为基础的。据最新数据显示，地球年龄为46亿年。