원자의 핵에 불균형 한 수의 양성자와 중성자로 인해 불안정한 자연적으로 발생하는 동위 원소가 있습니다. 따라서, 안정이되기 위해, 이들 동위 원소는 방사성 붕괴라고 불리는 자발적인 과정을 겪는다. 방사성 붕괴는 특정 요소의 동위 원소가 다른 원소의 동위 원소로 변환되게한다. 그러나, 방사성 붕괴의 최종 생성물은 항상 초기 동위 원소보다 안정적이다. 특정 물질의 방사성 붕괴는 절반 수명으로 알려진 특수 용어로 측정됩니다. 방사성 붕괴를 통해 초기 질량의 절반이되기 위해 물질에 의해 취한 시간은 그 물질의 절반 수명으로 측정됩니다. 이것은 방사능 부패와 반 수명의 관계입니다.
주요 영역을 다루었습니다
1. 방사성 붕괴 란?
- 정의, 메커니즘, 예
2. 반 생활이란?
- 정의, 예제에 대한 설명
3. 방사능 붕괴와 반 수명의 관계는 무엇입니까
- 방사능 붕괴 및 반 수명
주요 용어 :반 생명, 동위 원소, 중성자, 양성자, 방사성 붕괴
방사성 붕괴가 무엇입니까
방사성 붕괴는 불안정한 동위 원소가 방출 방사선을 통해 붕괴되는 과정입니다. 불안정한 동위 원소는 불안정한 핵을 갖는 원자입니다. 원자는 핵에 많은 수의 양성자의 존재 또는 핵에서 많은 수의 중성자와 같은 몇 가지 이유로 인해 불안정해질 수 있습니다. 이 핵은 안정되기 위해 방사성 부패를 겪습니다.
너무 많은 양성자가 있고 중성자가 너무 많으면 원자가 무겁습니다. 이 무거운 원자는 불안정합니다. 따라서, 이들 원자는 방사성 붕괴를 겪을 수있다. 다른 원자는 또한 중성자 :양성자 비에 따라 방사성 붕괴를 겪을 수 있습니다. 이 비율이 너무 높으면 중성자가 풍부하고 불안정합니다. 비율이 너무 낮 으면 양성자가 풍부한 원자이며 불안정합니다. 물질의 방사성 붕괴는 세 가지 주요 방법으로 발생할 수 있습니다.
- 알파 방출/붕괴
- 베타 배출/붕괴
- 감마 배출/붕괴
알파 방출
알파 입자는 헬륨 원자와 동일합니다. 2 개의 양성자와 2 개의 중성자로 구성됩니다. 알파 입자는 2 개의 양성자의 양전하를 중화시키는 전자가 없기 때문에 +2 전하를 지니고 있습니다. 알파 붕괴는 동위 원소가 2 개의 양성자와 2 개의 중성자를 잃게한다. 따라서, 방사성 동위 원소의 원자 수는 2 단위로 감소하고 원자 질량은 4 단위에서 감소한다. 우라늄과 같은 무거운 원소는 알파 방출을 겪을 수 있습니다.
베타 방출
베타 방출 과정 (β)에서 베타 입자가 방출됩니다. 베타 입자의 전하에 따르면, 양으로 하전 된 베타 입자 또는 음으로 하전 된 베타 입자 일 수 있습니다. 그것이 β 방출 인 경우, 방출 된 입자는 전자이다. 그것이 β+ 방출이라면, 입자는 양전자이다. 양전자는 전하를 제외하고 전자와 동일한 특성을 갖는 입자입니다. 양전자의 전하는 양수이고 전자의 전하는 음수입니다. 베타 방출에서, 중성자는 양성자 및 전자 (또는 양전자)로 전환된다. 따라서 원자 질량은 변하지 않지만 원자 수는 한 단위로 증가합니다.
감마 방출
감마 방사선은 미립자가 아닙니다. 따라서 감마 배출은 원자 수 또는 원자의 원자 질량을 변경하지 않습니다. 감마 방사선은 광자로 구성됩니다. 이 광자는 에너지 만 가지고 있습니다. 따라서 감마 방출은 동위 원소가 에너지를 방출하게합니다.
그림 1 :우라늄 235의 방사성 붕괴
우라늄 -235는 자연스럽게 발견되는 방사성 요소입니다. 다른 조건에서 세 가지 유형의 방사성 붕괴를 겪을 수 있습니다.
Half Life
물질의 절반 수명은 방사능 붕괴를 통해 초기 질량의 절반 또는 농도의 절반이되기 위해 그 물질에 의해 취한 시간입니다. 이 용어는 기호 t 1/2 가 주어집니다 . 절반 수명이라는 용어는 개별 원자가 붕괴 될 때를 예측할 수 없기 때문에 사용됩니다. 그러나 방사성 요소의 핵의 절반으로 취한 시간을 측정 할 수 있습니다.
절반 수명은 핵의 수 또는 농도와 관련하여 측정 될 수 있습니다. 다른 동위 원소마다 반복적 인 삶이 다릅니다. 따라서 반 생명을 측정함으로써, 우리는 특정 동위 원소의 존재 또는 부재를 예측할 수 있습니다. 반 수명은 물질, 온도, 압력 또는 기타 외부 영향의 물리적 상태와 무관합니다.
물질의 반 수명은 다음 방정식을 사용하여 결정할 수 있습니다.
ln (n t / n o ) =kt
여기서,
n t t 시간 후 물질의 질량
입니다n o 물질의 초기 질량
입니다k는 붕괴 상수
입니다t는 고려 된 시간입니다
그림 02 :의 곡선
방사성 붕괴
위의 이미지는 물질에 대한 방사성 붕괴의 곡선을 보여줍니다. 시간은 몇 년 동안 측정됩니다. 이 그래프에 따르면, 물질에 의해 초기 질량 (100%)에서 50%가되는 시간은 1 년입니다. 100%는 2 년 후 25% (초기 질량의 1/4)가됩니다. 그러므로 그 물질의 절반 수명은 1 년입니다.
100%→ 50%→ 25%→ 12.5%→ → →
(1 반 생활) (2 반 생활) (3 반 생활)
위의 차트는 그래프에서 제공된 세부 사항을 요약했습니다.
방사성 붕괴와 반 수명의 관계
방사성 붕괴와 방사성 물질의 반 수명 사이에는 직접적인 관계가 있습니다. 방사성 붕괴 속도는 절반 수명에 동등한 것으로 측정됩니다. 위의 방정식에서 방사능 붕괴 속도의 계산을위한 또 다른 중요한 방정식을 도출 할 수 있습니다.
ln (n t / n o ) =kt
질량 (또는 핵 수)은 반 생명 후 초기 값의 절반이기 때문에
n t =n o /2
그런 다음,
ln ({n o /2}/n o ) =kt 1/2
ln ({1/2}/1) =kt 1/2
ln (2) =kt 1/2
따라서
t 1/2 =ln2 / k
LN2의 값은 0.693입니다. 그런 다음,
t 1/2 =0.693 / k
여기, t 1/2 물질의 절반 수명이고 K는 방사능 붕괴 상수입니다. 상기 유래 된 발현은 고도로 방사성 물질이 빠르게 소비되고 약한 방사성 물질은 완전히 부패하는 데 더 오랜 시간이 걸린다는 것을 알려줍니다. 따라서, 긴 절반 수명은 빠른 방사성 붕괴를 나타내며 짧은 반 수명은 느린 방사능의 날을 나타냅니다. 일부 물질의 절반 수명은 방사성 붕괴를받는 데 수백만 년이 걸릴 수 있기 때문에 결정될 수 없습니다.
결론
방사성 붕괴는 불안정한 동위 원소가 방출을 통해 붕괴되는 과정입니다. 방사성 붕괴의 속도가 반 수명의 등가에 의해 측정되기 때문에 물질의 방사성 붕괴와 절반 수명 사이에는 직접적인 관계가 있습니다.
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