10.Радиогенные изотопы

Радиоакти́вные изото́пы — изотопы, ядра которых нестабильны и испытывают радиоактивный распад. Большинство известных изотопов радиоактивны (стабильными являются лишь около 300 из более чем 3000 нуклидов, известных науке). У любого химического элемента есть хотя бы несколько радиоактивных изотопов, в то же время далеко не у всех элементов есть хотя бы один стабильный изотоп; так, все известные изотопы всех элементов, которые в таблице Менделеева идут после свинца, радиоактивны.

Радиоактивны все химические элементы с порядковым номером, большим 82 (то есть начиная с висмута), и многие более лёгкие элементы (прометий и технеций не имеют стабильных изотопов, а у некоторых элементов, таких как индий, калий или кальций, часть природных изотопов стабильны, другие же радиоактивны).

Изотопы - разновидности атомов (и ядер) одного химического элемента с разным количеством нейтронов в ядре. Все изотопы одного элемента имеют одинаковый заряд ядра.

Изотоны - атомы (или ядра) с разным количеством протонов в ядре, но с одинаковым количеством нейтронов.

Изобары – атомы (или ядра) с одинаковым значением массового числа А, но с разными количествами протонов Z и нейтронов N.

11. Закон радиоактивного распада, период полураспада

Закон радиоактивного распада — закон, открытый Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом экспериментальным путём и сформулированный в 1903 году.

С овременная формулировка закона:

что означает, что число распадов за интервал времени в произвольном веществе пропорционально числу имеющихся в образце атомов .

В этом математическом выражении — постоянная распада, которая характеризует вероятность радиоактивного распада за единицу времени и имеющая размерность с-1. Знак минус указывает на убыль числа радиоактивных ядер со временем.

Этот закон считается основным законом радиоактивности, из него было извлечено несколько важных следствий, среди которых формулировки характеристик распада — среднее время жизни атома и период полураспада.

П ериод полураспада T_1/2 - время, за которое первоначальное количество радиоактивных ядер уменьшится в два раза. T_1/2 = ln2/λ=0.693/λ = τln2.

п ри t=0, N=N₀, откуда:

12.Радиогенные изотопы как трассеры геохимических процессов

При использовании процессов радиоактивного распада для изучения пород и минералов удобно соотносить число атомов радиогенного и дочернего продуктов распада не с первоначальным числом атомов, а с числом родительского радионуклида.

D*=N₀-N, подставляем N=N_0*e^-λt , тогда: D*= N_*( e^-λt – 1).

В общем случае число атомов дочернего продукта (D),присутствующих в системе,

определяется уравнением, где D₀ – первоначальное (t=0) число атомов дочернего нуклида. D= D₀+D* это равносильно D= D₀+ N_*( e^-λt – 1).

Условия при которых уравнение можно решить относительно t:

1. Порода или минерал не должен терять ни родительский, ни дочерний нуклиды. Образец породы или минерал должен быть закрытой системой относительно родительского и дочернего нуклидов.

2. Величина D₀ необходимо приписывать реальные значения. Это обычно возможно. Особенно когда D* намного больше D₀.

3. Значение постоянной распада l должно быть точно известно.

И змерение D и N должно производиться с достаточной точностью, и полученные значения должны быть представительными по отношению к датируемой породе или минералу.