怎样理解放射性核素的衰变是一级反应

来源：学生作业帮编辑：作业帮分类：物理作业时间：2024/05/24 02:47:05

怎样理解放射性核素的衰变是一级反应
为什么放射性核素的衰变是一级反应?
如果你认为能够简洁地表述,且你的解释能让我对下列问题茅塞顿开的话,可以只回答上面这个问题.如果不能,请逐一回答下列问题.我会再送些分的.
1.衰变中有没有正反应和逆反应呢?
2.衰变是一个基元反应,那么假设核素1衰变为核素2并放出小粒子,莫非它的逆反应速率与核素2和小粒子的量成正比?
3.其他反应可以存在平衡,衰变有没有?
4.假设有一个复杂的放射系,其中有各种衰变形式.考虑一个普遍的情况：在放射系的中间的某一核素A能衰变成核素B并放出小粒子C,当然核素B的衰变产物还能继续衰变（因为我不考虑极端情况）,并放出各种小粒子（其中有C,因为我假设的放射系是复杂的、庞大的）.现在有纯净的B,那么最后会不会出现A呢?
我说的“衰变是一个基元反应”是假设。
请不要贴与我的问题无关的东西!

一级反应（First order reaction）是指反应速度只与反应物浓度的一次方成正比的反应.一级反应的特点是lnc-t图为一直线；半寿期与初始浓度无关而与速率常数成反比（即t1/2 = ln2/k）.说衰变反应是一级反应便是根据这个定义.
我想你推论衰变反应有逆反应是建立在衰变反应是基元反应的基础上.但并没有事实证明衰变反应是基元反应,如果衰变经过原子核基态到激发态,再由激发态衰变的过程,那么衰变就将是一个两过程反应.在核反应中,常常有产物多于3个粒子的反应,但根据微观可逆性原理,若一反应的正反应为基元反应,则其逆反应也为基元反应；而这又与基元反应不可能是三分子以上反应相矛盾（碰撞几率约为0）,故这类产生多粒子的反应不可能是基元反应.这从侧面证明了核内反应的复杂性.如果衰变不是基元反应,那么它就不一定是可逆的.
即便核内反应是基元反应,其衰变整个过程的不可逆性也是显而易见的.在周围空间,衰变所产生的α,β等粒子浓度约为0（寿命短）.这样,衰变产生的粒子相当于向真空扩散.而粒子的真空扩散在热力学上是不可逆过程（热力学第二定律）,这也决定了衰变的全过程是不可逆的.
孤立体系是与外界既无能量交换,又无物质交换的体系.但孤立体系与物质的扩散并无必然联系.在产生的粒子快速湮灭的情况下,具有一定体积的孤立体系完全可以视为粒子的真空扩散.当然,选取体系的方式有多种多样.如果你将研究范围缩小到核力作用的范围之内,我认为说衰变是可逆反应并没有什么不可.因为衰变前后只牵扯到粒子在势垒两侧的两个状态,而这两个状态显然是由一个波函数所确定的粒子可能状态.
至于你说的第四个问题,我是这样来看的.这种情况若发生应当发生在轻核的聚变,因为能令重核聚变的条件显然更能将其击碎.这是由于重核核子间的平均作用力不如轻核.轻核在衰变过程中,必然伴随着核力所蕴含的能量向质量转化的过程,目前来看,其释放出的粒子所具有的剩余能量不足以克服能垒进入到另一个核的核力作用范围之内,故此无法发生聚合反应.应当看到,现在所观察到的聚合反应都是在极端条件下发生的.如果B本身置于极端条件下呢?我认为这样想等同于问：现在的某些聚合过程是先衰变,再聚变的过程吗?很遗憾,这个问题是我的能力所不能揣测的.
有没有可能利用衰变出的粒子合成原来的原子呢.从理论来看,似乎并没有什么不可以,尽管产物也许很难被观测到.但是,这也不代表衰变反应是可逆反应,因为反应的条件肯定是会有变化的.而根据可逆反应的定义,正逆反应应该在同一条件下进行.

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