Poločas přeměny

Poločas přeměny - simulace
Izotopy a poločas přeměny
Světle modrá: Prvek tvořící alespoň jeden stabilní izotop. Zelená: Znatelně radioaktivní; prvek netvoří ani jeden stabilní izotop, poločas rozpadu nejstabilnějšího izotopu je mezi 34000 lety a 3.1019 let. Žlutá: Poměrně radioaktivní prvek; prvek netvoří ani jeden stabilní izotop, poločas rozpadu nejstabilnějšího izotopu je mezi 800 a 34 000 lety. Oranžová: Radioaktivní prvek; prvek netvoří ani jeden stabilní izotop, poločas rozpadu nejstabilnějšího izotopu je mezi jedním dnem a 108 lety. Rudá: Vysoce radioaktivní prvek; prvek netvoří ani jeden stabilní izotop, poločas rozpadu nejstabilnějšího izotopu je mezi 1 sekundou a 1 dnem. Fialová: Extrémně radioaktivní prvek: prvek netvoří ani jeden stabilní izotop, poločas rozpadu nejstabilnějšího je nižší než 1 sekunda.

Poločas přeměny (obvykle označovaný T½) je doba, za kterou se přemění polovina celkového počtu atomárních jader ve vzorku. Pro konkrétní izotop je konstantní. Má hodnotu od zlomku sekundy až po milióny let. Často se používá i termín poločas rozpadu, ale ten je méně obecný, protože ne každá radioaktivní přeměna představuje rozpad (například vyzáření fotonu gama záření z excitovaného jádra).

Pro konkrétní jádro nuklidu (určitého izotopu daného prvku) nelze v principu určit, kdy dojde k přeměně. Kvantová mechanika jako pravděpodobnostní teorie umožňuje stanovit pouze pravděpodobnost, že k přeměně dojde v daném časovém úseku, například v následujících 10 minutách. Tento pravděpodobnostní charakter prakticky znamená, že máme-li vzorek látky (obsahující jediný radioaktivní nuklid) běžné velikosti a tedy o velkém počtu atomů (ke srovnání Avogadrova konstanta), pak můžeme přesně vypočítat dobu, za jakou se přemění právě polovina přítomných jader.

Izotopy

Stabilita izotopu se určuje právě na základě poločasu přeměny. Stabilní izotopy ho mají nekonečný, jádra se samovolně nepřeměňují. Za stabilnější je považován izotop s větším poločasem přeměny, protože jeho nuklidy v průměru déle vydrží být tím, čím jsou.

V přírodní směsi daného chemického prvku jsou určitá procentuální zastoupení několika jeho izotopů. Například vodík v oceánské vodě obsahuje 99,9844 % protia (to jest atomy se samotným protonem v jádře) a 0,0156 % deuteria, takzvaného těžkého vodíku, který má v jádře navíc vázaný jeden neutron. Oba izotopy jsou zcela stabilní. Krom toho existuje izotop vodíku se třemi nukleony zvaný tritium, který se v přírodní směsi nevyskytuje, vyrábí se uměle. Tritium je radioaktivním zářičem β s poločasem přeměny 12,36 let. Některé chemické prvky vůbec nemají stabilní izotopy, například radon. Některé se vyskytují v přírodě jak ve formě stabilních izotopů, tak i nestabilních. Například uhlík v atmosférickém oxidu uhličitém obsahuje díky kosmickému záření stálý podíl radioaktivního izotopu C 14. Měření jeho procentuálního zastoupení v předmětech organického původu umožňuje určit jejich stáří díky známému poločasu přeměny (5715 let). Tento způsob měření stáří se nazývá radiokarbonová metoda datování.

Příklady

Příklady nejznámějších radioizotopů, řazeno dle poločasu přeměny.

PrvekIzotopPoločas rozpadu
Beryllium8Be6,7×10−17 s[1]
Polonium212Po0,3 µs[1]
Thorium223Th0,9 sekundy[1]
Francium223Fr22 minut[1]
Síra35S87,5 dní[1]
Kobalt60Co5,27 let[2]
Tritium3H12,36 let[1]
Cesium137Cs30,17 let[2]
Radium226Ra1 622[1] / 1 602[2] let
Uhlík14C5 730 let[1][2]
Plutonium239Pu24 110[1] / 24 400[2] let
Uran235U710 milionů let[2]
Draslík40K1,26 miliardy let[2]
Uran238U4,468[1] / 4,51[2] miliard let
Thorium232Th14,05[1] / 13,9[2]miliard let
Bismut209Bicca 1,9×1019 let[1]

Příbuzné veličiny

Obecněji definovanou veličinou stejného charakteru je střední doba života, obvykle značená . Pro exponenciální přeměnu lze souvislost s poločasem přeměny zapsat vztahem:

Odkazy

Reference

  1. a b c d e f g h i j k l Radioaktivita a jaderné reakce - Zákony radioaktivních přeměn [PDF online]. Gymnázium & SOŠPg Liberec Jeronýmova [cit. 2011-03-02]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2011-07-18. 
  2. a b c d e f g h i ULLMANN, Vojtěch. Jaderná a radiační fyzika - Radionuklidy - Některé nejdůležitější radionuklidy [online]. Astro Nukl Fyzika [cit. 2011-03-02]. Dostupné online. 

Související články

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Halflife-sim.gif
Simulation of many identical atoms undergoing radioactive decay, starting with either four atoms (left) or 400 atoms (right). The number at the top indicates how many half-lives have elapsed. Note the law of large numbers: With more atoms, the overall decay is less random. Image made with Mathematica, I am happy to send the source code if you would like to make this image more beautiful, or for any other reason.
Periodic Table Radioactivity.svg
Autor: , Licence: CC-BY-SA-3.0
Periodic table with elements colored according to the half-life of their most stable isotope.
  Elements that contain at least one stable isotope.
  Radioactive elements: the most stable isotope is very long-lived, with half-life of over four million years.
  Radioactive elements: the most stable isotope has half-life between 800 and 34.000 years.
  Radioactive elements: the most stable isotope has half-life between one day and 130 years.
  Highly radioactive elements: the most stable isotope has half-life between several minutes and one day.
  Extremely radioactive elements: the most stable isotope has half-life less than several minutes. Very little is known about these elements due to their extreme instability and radioactivity.
Isotopes and half-life.svg
Poločas rozpadu prvků s různým počtem neutronů.