Obsah
- Rovnica polčasu života
- Problémy a odpovede týkajúce sa polčasu rozpadu: Rádioaktívny odpad
- Zoznamka uhlíka
Atómy rádioaktívnych látok majú nestabilné jadrá, ktoré emitujú alfa, beta a gama žiarenie, aby sa dosiahla stabilnejšia konfigurácia. Keď atóm prechádza rádioaktívnym rozpadom, môže sa transformovať na iný prvok alebo na iný izotop toho istého prvku. V prípade ktorejkoľvek danej vzorky k rozpadu nedochádza naraz, ale v priebehu času charakteristického pre danú látku. Vedci zmerajú mieru rozpadu z hľadiska polčasu rozpadu, čo je čas potrebný na rozpad polovice vzorky.
Polčasy života môžu byť extrémne krátke, extrémne dlhé alebo čokoľvek medzi tým. Napríklad biologický polčas uhlíka-16 je len 740 milisekúnd, zatiaľ čo polčas uránu 238 je 4,5 miliardy rokov. Väčšina z nich je niekde medzi týmito takmer nezmerateľnými časovými intervalmi.
Výpočty polčasu sú užitočné pri rôznych nevýhodách. Napríklad vedci dokážu datovať organickú hmotu meraním pomeru rádioaktívneho uhlíka-14 k stabilnému uhlíku-12. Na to používajú rovnicu polčasu, ktorú je ľahké odvodiť.
Rovnica polčasu života
Po uplynutí polčasu vzorky rádioaktívneho materiálu zostane presne jedna polovica pôvodného materiálu. Zvyšok sa rozpadol na iný izotop alebo prvok. Hmotnosť zostávajúceho rádioaktívneho materiálu (mR) je 1/2 mO, kde mO je pôvodná hmotnosť. Po uplynutí druhej polovice života mR = 1/4 mOa po treťom polčase rozpadu, mR = 1/8 mO, Všeobecne platí, že po n uplynuli polčasy:
m_R = bigg ( frac {1} {2} bigg) ^ n ; m_OProblémy a odpovede týkajúce sa polčasu rozpadu: Rádioaktívny odpad
Americium-241 je rádioaktívny prvok používaný pri výrobe detektorov ionizujúceho dymu. Emisuje alfa častice a rozpadá sa na neptunium-237 a sám sa vyrába z beta rozpadu plutónia-241. Polčas rozpadu Am-241 na Np-237 je 432,2 roka.
Ak zahodíte detektor dymu obsahujúci 0,25 gramu Am-241, koľko zostane na skládke po 1 000 rokoch?
odpoveď: Na použitie polčasovej rovnice je potrebné ju vypočítať n, počet polčasov, ktoré uplynú za 1 000 rokov.
n = frac {1 000} {432,2} = 2 314Rovnica sa potom stáva:
m_R = bigg ( frac {1} {2} bigg) ^ {2.314} ; m_Ood tej doby mO = 0,25 gramu, zostávajúca hmotnosť je:
begin {zarovnané} m_R & = bigg ( frac {1} {2} bigg) ^ {2.314} ; × 0,25 ; {grams} m_R & = frac {1} {4.972} ; × 0,25 ; {grams} m_R & = 0,050 ; {grams} end {zarovnaný}Zoznamka uhlíka
Pomer rádioaktívneho uhlíka-14 k stabilnému uhlíku-12 je rovnaký vo všetkých živých veciach, ale keď organizmus uhynie, tento pomer sa s úbytkom uhlíka 14 mení. Polčas rozpadu je 5 730 rokov.
Ak je pomer C-14 k C-12 v kostiach objavených v kope 1/16 toho, čo je v živom organizme, aké staré sú kosti?
odpoveď: V tomto prípade vám pomer C-14 k C-12 hovorí, že súčasná hmotnosť C-14 je 1/16 toho, čo je v živom organizme, takže:
m_R = frac {1} {16} ; m_OPrirovnávajúc pravú stranu k všeobecnému vzorcu polčasu, stáva sa:
frac {1} {16} ; m_O = bigg ( frac {1} {2} bigg) ^ n ; m_Oeliminácia mO z rovnice a riešenia pre n dodáva:
begin {zarovnané} bigg ( frac {1} {2} bigg) ^ n & = frac {1} {16} n & = 4 end {zarovnané}Uplynuli štyri polčasy života, takže kosti sú staré 4 × 5 730 = 22 920 rokov.