ما هو نصف العمر؟

نصف الحياة، المعروف أيضًا باسم فترة شبه التفكك، هو الوقت الذي يستغرقه تفكك نصف عدد ذرات النظير المشع الموجود في العينة.

→ التفكك

ال تفكك لا يتعلق بانقراض الذرة ، أي أن الذرة لا تتوقف عن الوجود. في الواقع ، ما يحدث هو التحلل الطبيعي الذي تتعرض له الذرة. في ال تسوس، الذرة (X) ، إلى تنبعث منها إشعاع ألفا و بيتا، يتحول تلقائيًا إلى عنصر كيميائي جديد (Y) ، والذي يحدث باستمرار حتى تتوقف الذرة عن أن تكون مشعة (ذرة مستقرة).

تمثيل الانحلال الطبيعي من انبعاثات ألفا (البروتونات)

X → α + Y

أو

X → β + Y

إذا كانت ذرة Y المتكونة في الاضمحلال مشعة ، فسيتم إصدار إشعاع ألفا وبيتا جديدين من نواة تلك الذرة. عندما تصل إلى نصف عمر مادة ما ، نعلم أن نصف الذرات الموجودة في العينة أصبحت مستقرة.

→ نصف عمر النظائر

كل النظير المشع له نصف عمر مختلف. يمكن التعبير عن نصف العمر هذا بالثواني والدقائق والساعات والأيام والسنوات. يوضح الجدول أدناه نصف العمر لبعض النظائر المشعة:

قيم نصف العمر لبعض النظائر المشعة

→ الصيغ المستخدمة في دراسة نصف العمر

يتم تمثيل فترة نصف العمر بالاختصار P. الوقت الذي عانت فيه المادة من التفكك يمثله t. وبالتالي ، إذا عرفنا عمر النصف ووقت التفكك (يمثله x) ، فيمكننا تحديد عدد فترات نصف العمر التي مرت بها المادة حتى وقت معين. يتم ذلك من خلال القائمة أدناه:

ر = س. ص

مع هذه المعرفة ، لا يزال بإمكاننا تحديد عدد الذرات المتبقية بعد فترة نصف العمر من التعبير:

ن = لا_ا
2^x

• لا = عدد الذرات المشعة المتبقية في العينة ؛

• لا_ا = عدد الذرات المشعة في العينة ؛

• x = عدد فترات نصف العمر التي مرت.

بالإضافة إلى حساب عدد الذرات نفسها ، يمكن التعبير عن التفكك أو النقص في كمية المواد المشعة بعد فترة نصف العمر بالطرق التالية:

→ كنسبة مئوية:

ص_ص = ص_ا
2^x

• ص_ص= النسبة المئوية للمواد المشعة المتبقية في العينة ؛

• ص_ا = النسبة المئوية الأولية للمواد المشعة التي كانت في العينة (ستكون دائمًا 100٪) ؛

• x = عدد فترات نصف العمر التي مرت.

→ في شكل عجين:

م = م_ا
2^x

• م = كتلة المادة المشعة المتبقية في العينة ؛

• م^ا = كتلة المادة المشعة في العينة ؛

• x = عدد فترات نصف العمر التي مرت.

→ في شكل أعداد كسرية (كسر):

F = ن_ا
2^x

• F = جزء يشير إلى المادة المشعة المتبقية في العينة ؛

• ن_ا= الكمية التي تشير إلى المادة المشعة في العينة ، والتي ، في الواقع ، هي دائمًا رقم 1 في حالة التمارين التي تتضمن الكسور ؛

• x = عدد فترات نصف العمر التي مرت.

← أمثلة على حسابات تتضمن عمر النصف

اتبع الآن بعض الأمثلة على الحسابات التي تتضمن عمر النصف:

مثال 1: بعد 12 يومًا ، يتم تقليل نشاط المادة المشعة إلى 1/8 من نشاطها الأولي. ما هو عمر النصف لهذه المادة؟

بيانات التمرين:

• نصف العمر (P) =؟

• الوقت الإجمالي (ر) = 12 يومًا

• الكسر المتبقي (F) = 1/8

• الكمية الأولية (N_ا) = 1

علينا تحديد عدد نصف العمر (x) الذي تعاني منه المادة في التعبير التالي:

F = ن_ا
2^x

1 = 1
8 2^x

2^x.1 = 8.1

2^x = 8

2^x = 2³

س = 3

ثم نحدد قيمة نصف العمر باستخدام قيمة x وجد ووقت الكلام:

ر = س. ص

12 = 3.P

12 = ص
3

P = 4 أيام

المثال 2: العنصر المشع له عمر نصف يساوي 5 دقائق. إذا كان لديك 6 جم من هذا العنصر ، فماذا ستكون كتلته بعد 20 دقيقة؟

بيانات التمرين:

• عمر النصف (P) = 5 دقائق

• الكتلة الأولية (م_ا) = 6 جرام

• الوقت الإجمالي = 20 دقيقة

• الكتلة المتبقية (م) =؟

حددنا في البداية قيمة مقدار نصف العمر (x) الذي عانت منه المادة خلال الوقت ونصف العمر المقدم:

ر = س. ص

20 = x.5

20 = س
5

س = 4

أخيرًا ، نحسب الكتلة المتبقية من خلال قيمة x والكتلة الأولية في التعبير التالي:

م = م_ا
2^x

م = 6
2⁴

م = 6
16

م = 0.375 جم

المثال 3: يبلغ عمر النصف للعنصر المشع 20 دقيقة. بعد متى ستنخفض كتلتك إلى 25٪ من الكتلة الأولية؟

بيانات التمرين:

• عمر النصف (P) = 20 دقيقة

• إجمالي الوقت (ر) =؟

• النسبة المتبقية (ص_ص) = 25%

• النسبة الأولية (ص_ا) = 100%

علينا تحديد عدد نصف العمر (x) الذي تعاني منه المادة في التعبير التالي:

ص_ص = ص_ا
2^x

25 = 100
2^x

2^x.25 = 100

2^x = 100
25

2^x = 4

2^x = 2²

س = 2

ثم نحدد قيمة الوقت باستخدام قيمة x الموجودة ونصف العمر المقدم من خلال العبارة:

ر = س. ص

ر = 2.20

ر = 40 دقيقة

بي ديوغو لوبيز دياس

مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-meia-vida.htm