Mikä on puoliintumisaika?

Puolikas elämä, tunnetaan myös puolihajoamisjakso, on aika, joka tarvitaan, että puolet näytteessä olevan radioaktiivisen isotoopin atomeista hajoaa.

→ Hajoamiset

THE hajoaminen se ei liity atomin sukupuuttoon, eli atomi ei lakkaa olemasta. Itse asiassa tapahtuu atomin luonnollinen hajoaminen. Kohteessa rappeutuminen, atomi (X), kohtaan päästää alfasäteilyä ja beeta, muuttuu automaattisesti uudeksi kemialliseksi alkuaineeksi (Y), joka tapahtuu lakkaamatta, kunnes atomi lakkaa olemasta radioaktiivinen (stabiili atomi).

Esitys alfa-päästöjen luonnollisesta hajoamisesta (protonit)

X → a + Y

Tai

X → β + Y

Jos hajoamisessa muodostunut Y-atomi on radioaktiivinen, tuon atomin ytimestä tulee uutta alfa- ja beetasäteilyä. Kun pääset materiaalin puoliintumisaikaan, tiedät, että puolet näytteessä olevista atomeista vakiintui.

→ Isotooppien puoliintumisaika

Jokainen radioaktiivinen isotooppi on erilainen puoliintumisaika. Tämä puoliintumisaika voidaan ilmaista sekunteina, minuutteina, tunteina, päivinä ja vuosina. Seuraavassa taulukossa esitetään joidenkin radioaktiivisten isotooppien puoliintumisaika:

Joidenkin radioisotooppien puoliintumisajat

→ Puoliintumisaikatutkimuksessa käytetyt kaavat

Puoliintumisaikaa edustaa lyhenne P. Aika, jolloin materiaali on hajonnut, esitetään t: llä. Siten, jos tiedämme puoliintumisajan ja hajoamisajan (edustaa x), voimme sanoa, kuinka monta puoliintumisaikaa materiaalilla on ollut tietyssä ajankohdassa. Tämä tapahtuu alla olevan luettelon kautta:

t = x. P

Tämän tiedon avulla voimme silti määrittää puoliintumisajan jälkeen jäljellä olevien atomien määrän lausekkeesta:

n = ei_O
2^x

• ei = näytteessä jäljellä olevien radioaktiivisten atomien määrä;

• ei_O = näytteen radioaktiivisten atomien lukumäärä

• x = kuluneiden puoliintumisaikojen määrä.

Itse atomien määrän laskemisen lisäksi radioaktiivisen aineen hajoaminen tai väheneminen puoliintumisajan jälkeen voidaan ilmaista seuraavilla tavoilla:

→ Prosentteina:

P_r = P_O
2^x

• P_r= näytteessä jäljellä olevan radioaktiivisen materiaalin prosenttiosuus

• P_O = näytteessä olevan alkuprosentin radioaktiivinen materiaali (se on aina 100%);

• x = kuluneiden puoliintumisaikojen määrä.

→ Taikinan muodossa:

m = m_O
2^x

• m = näytteessä jäljellä olevan radioaktiivisen aineen massa;

• m^O = näytteen radioaktiivisen aineen massa

• x = kuluneiden puoliintumisaikojen määrä.

→ Murtolukujen muodossa (murtoluku):

F = N_O
2^x

• F = näytteeseen jääneeseen radioaktiiviseen aineeseen viittaava osuus;

• N_O= näytteessä olevaan radioaktiiviseen aineeseen viittaava määrä, joka todellisuudessa on aina numero 1, kun kyseessä on murto-osainen harjoitus;

• x = kuluneiden puoliintumisaikojen määrä.

→ Esimerkkejä puoliintumisajasta

Seuraa nyt joitain esimerkkejä laskelmista, joihin liittyy puoliintumisaika:

Esimerkki 1: 12 päivän kuluttua radioaktiivisen aineen aktiivisuus pienenee 1/8: een sen alkuperäisestä aktiivisuudesta. Mikä on tämän aineen puoliintumisaika?

Harjoitustiedot:

• Puoliintumisaika (P) =?

• Kokonaisaika (t) = 12 päivää

• Jäljellä oleva osuus (F) = 1/8

• Alkuperäinen määrä (N_O) = 1

Meidän on määritettävä materiaalin kärsimien puoliintumisajat (x) seuraavalla lausekkeella:

F = N_O
2^x

1 = 1
8 2^x

2^x.1 = 8.1

2^x = 8

2^x = 2³

x = 3

Sitten määritetään puoliintumisajan arvo käyttämällä arvoa x löydetty ja lausunnon antama aika:

t = x. P

12 = 3P

12 = P
3

P = 4 päivää

Esimerkki 2: Radioaktiivisen elementin puoliintumisaika on 5 minuuttia. Jos sinulla on 6 g tätä elementtiä, mikä on sen massa 20 minuutin kuluttua?

Harjoitustiedot:

• Puoliintumisaika (P) = 5 minuuttia

• Alkumassa (m_O) = 6 g

• Kokonaisaika = 20 minuuttia

• Jäljellä oleva massa (m) =?

Aluksi määritimme puoliintumisajan (x) määrän, jonka materiaali kärsi ajan ja puoliintumisajan kautta:

t = x. P

20 = x 5

20 = x
5

x = 4

Lopuksi lasketaan jäljellä oleva massa x: n arvon ja alkuperäisen massan avulla seuraavassa lausekkeessa:

m = m_O
2^x

m = 6
2⁴

m = 6
16

m = 0,375 g

Esimerkki 3: Radioaktiivisen elementin puoliintumisaika on 20 minuuttia. Kuinka kauan massasi pienenee 25 prosenttiin alkuperäisestä massasta?

Harjoitustiedot:

• Puoliintumisaika (P) = 20 minuuttia

• Kokonaisaika (t) =?

• Jäljellä oleva prosenttiosuus (P_r) = 25%

• Alkuperäinen prosenttiosuus (P_O) = 100%

Meidän on määritettävä materiaalin kärsimien puoliintumisajat (x) seuraavalla lausekkeella:

P_r = P_O
2^x

25 = 100
2^x

2^x.25 = 100

2^x = 100
25

2^x = 4

2^x = 2²

x = 2

Määritämme sitten ajan arvon käyttämällä löydetyn x arvoa ja lauseen antamaa puoliintumisaikaa:

t = x. P

t = 2,20

t = 40 minuuttia

Minun luona. Diogo Lopes Dias

Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-meia-vida.htm