반감기가 짧은 경우 요소가 존재하는 이유는 무엇입니까?

각 요소가 안정적인 동위 원소를 가지고 있기 때문에 절반의 수명이 짧은 요소가 존재하며, 붕괴 OS 동위 원소는 더 많은 동위 원소를 생성합니다.

특정 요소는 매우 짧은 반감기를 가지므로 매우 빠른 속도로 부패합니다. 반감기가 짧을 때 왜 요소가 존재하는지 의문을 제기하는 것은 당연합니다.

이 배후의 과학을 이해하려면 동위 원소, 반감기 및 방사성 붕괴와 같은 특정 기본 개념을 먼저 이해하는 것이 필수적입니다. 동일한 요소의 원자가 다른 수의 중성자를 가질 때 동위 원소로 알려져 있습니다.

수소의 동위 원소 (사진 신용 :DUCU59US/Shutterstock)

위에 표시된 이미지는 추가 중성자가 다른 동위 원소의 수소를 생성하는 방법을 보여줍니다. 동위 원소는 동일한 수의 전자를 가지므로 동일한 화학적 특성을 갖습니다. 그러나 질량의 차이 (중성자 수)로 인한 요소의 물리적 특성에는 차이가 있습니다.

반감기 란 무엇입니까?

방사성 붕괴 (사진 크레딧 :Osweetnature/Shutterstock)

원자가 방사성 붕괴를 겪으면 입자가 상실됩니다. 손실 된 입자는 원래 원자를 다른 동위 원소 또는 원소로 변경하여 원래 요소의 양을 줄입니다.

“반감기는 주어진 시간에 샘플에 존재하는 방사성 핵의 수에 필요한 시간입니다.” (Steve Owen, 2014)

간단히 말하면, 요소가 질량의 절반을 잃는 데 필요한 시간은 요소의 반감기입니다.

예를 들어, 인의 동위 원소 (32p)는 반감기가 14 일입니다. 우리 가이 동위 원소의 20 그램을 가지고 있다면, 14 일 후에, 우리는 원래 질량의 절반이 부패했을 것이기 때문에 10 그램 만 남게 될 것입니다. 14 일 후에, 우리는 5 그램으로 남겨질 것입니다. 다음 다이어그램은이 동위 원소에 대한 반감기의 효과를 보여줍니다.

인의 반감기 32

반감기 궤적

모든 반감기는 부패 측면에서 비슷한 궤적을 따릅니다. 설명 된 바와 같이, 각각의 반감기 후에, 요소의 질량은 절반이다. 이것의 결과 그래프는 감소 된 (절대) 경사에서 하향 경사선입니다. 다음 그래프는 위에서 언급 한 궤적을 나타냅니다.

수평 축의 각 구분 지점은 반감기 (시간)를 나타내는 반면, y 축은 원래 샘플의 질량 (그램)을 나타냅니다. 위의 그래프는 반감기 궤적의 그래프를 나타내지 만, 다른 동위 원소와 요소는 반감기 길이가 다릅니다. 원자의 안정성은 반감기의 길이에 영향을 미칩니다.

하프 리브가 어떻게 다른가?

반감기 길이와 원자 안정성의 관계는 Jenga의 게임을 사용하여 설명 할 수 있습니다.

Jenga Towers에서 볼 수있는 다양한 수준의 안정성. (사진 크레디트 :Helga Khorimarko/Shutterstock)

타워가 안정적 일수록 타워에는 블록 수가 높아집니다. 마찬가지로, 원자가 안정적 일수록 요소의 반감기가 길어집니다.

타워에있는 젠가 조각의 총 수는 반감기의 길이를 나타냅니다. 이 비유는 더 많은 불안정성이 반감기가 짧은 것과 직접 연결되어 있음을 나타냅니다 (타워에서 블록이 적습니다).

다른 동위 원소와 요소는 안정성에 따라 반감기 길이가 다릅니다. 다음 그래프는 100 그램의 질소 13, 탄소 11 및 불소 18의 붕괴 속도의 차이를 보여줍니다.

붕괴 과정

이 그래프에서 반감기 길이를 알아낼 수 있습니까?

20 분 후, 질소 샘플의 질량은 100 그램에서 25 그램으로 감소 하였다. 이것은이 샘플이 2 개의 절반의 삶을 경험했음을 나타냅니다. 반면에 탄소 11 샘플은 20 분 안에 절반으로 반감되었으며, 이는 20 분이 대략적인 반감기 길이임을 나타냅니다. 불소 18 샘플은 100 분 동안 반감기 길이가 100 분임을 시사합니다.

이 예는 시간이 지남에 따라 다른 반감기 길이와 붕괴 과정을 보여줍니다. 반감기 길이는 몇 년에서 분할 초에 따라 다릅니다. 과학자들은 10 개의 반감기를 겪은 후 모든 원소 샘플이 사실상 '사라졌다'고 주장합니다.

짧은 반감기 =존재하지 않는 요소?

반감기가 매우 짧기 때문에 특정 요소의 원자가 빠르게 존재하지 않는 빠른 속도로 방사능 붕괴를 경험할 것이라고 믿는 것이 공평합니다. 이것은 반감기가 매우 짧은 경우에도 요소가 항상 존재하는 몇 가지 이유가 있습니다.

모든 요소에는 반감기 길이가 다른 여러 동위 원소가 있습니다. 요소의 일부 동위 원소는 반감기가 짧을 수 있지만, 붕괴되지 않는 더 안정적인 동위 원소가 항상 존재한다. 다음 표는 탄소 동위 원소의 다양한 반감기를 강조합니다.

모든 요소는 탄소와 비슷한 경향을 따릅니다. 동위 원소는 반감기가 짧을 수 있지만 안정적인 동위 원소는 항상 존재합니다. 이것은 요소 자체가 존재에서 결코 닦지 않도록합니다.

요소가 존재하는 경향이있는 또 다른 이유는 한 동위 원소의 붕괴가 다른 동위 원소의 생성으로 이어지기 때문입니다. 동위 원소가 방사성 붕괴를 겪을 때, 핵의 양성자와 중성자의 수가 변화합니다. 원자의 핵에서 양성자의 수가 변할 때, 그것은 다른 요소의 원자가된다. 예를 들어, Carbon-15가 베타 붕괴로 알려진 붕괴 유형을 겪을 때, 이는 질소 15의 동위 원소로 변합니다.이 진행중인 과정으로 인해 동시에 동시에 붕괴가 발생하는 동안 동시에 형성됩니다. 따라서, 원소의 동위 원소가 동일한 요소의 다른 동위 원소를 형성하기 위해 붕괴 될 때, 그 요소는 여전히 존재한다!

결론적으로, 반감기가 아무리 짧더라도 모든 원소는 안정적인 동위 원소를 가지고 있으며 종종 다른 부패 활동의 결과로 형성됩니다. 반감기가 얼마나 간단한 지에 관계없이 붕괴 과정의 속도는 결코 요소가 존재하지 않게 만들지 않을 것입니다.

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