Mi a felezési idő?

Fél élet, más néven félig dezintegrációs időszak, az az idő, amely a mintában lévő radioaktív izotóp atomok felének széteséséhez szükséges.

→ Szétesések

A szétesés nem kapcsolódik az atom kihalásához, vagyis az atom nem szűnik meg létezni. Valójában az a természetes bomlás történik, amelyen az atom átesik. A hanyatlás, az atom (X) az alfa sugárzást bocsát ki és béta, automatikusan átalakul egy új kémiai elemmé (Y), amely szüntelenül történik addig, amíg az atom nem lesz radioaktív (stabil atom).

Az alfa-emisszióból származó természetes bomlás ábrázolása (protonok)

X → α + Y

Vagy

X → β + Y

Ha a bomlás során képződött Y atom radioaktív, akkor az alfa és a béta sugárzása az atom magából származik. Amikor eljut egy anyag felezési idejéhez, tudja, hogy a mintában létező atomok fele stabil lett.

→ Izotópok felezési ideje

Minden egyes radioaktív izotóp más felezési ideje van. Ez a felezési idő másodpercekben, percekben, órákban, napokban és években kifejezhető. Az alábbi táblázat néhány radioaktív izotóp felezési idejét mutatja:

Egyes radioizotópok felezési ideje

→ A felezési idő vizsgálatában alkalmazott képletek

A felezési időt a P betűszó képviseli. Az az idő, amikor egy anyag szétesett, t jelöli. Így, ha ismerjük a felezési időt és a szétesés idejét (x-szel ábrázolva), akkor meg tudjuk mondani, hogy egy anyagnak hány felezési ideje volt egy adott időpontban. Ez az alábbi listán keresztül történik:

t = x. P

Ezen ismeretek alapján még mindig meghatározhatjuk a felezési idő után megmaradó atomok számát a kifejezésből:

n = nem_O
2^x

• nem = a mintában megmaradt radioaktív atomok száma;

• nem_O = a mintában található radioaktív atomok száma;

• x = az eltelt felezési idők száma.

Magának az atomszámnak a kiszámításán túl a radioaktív anyag felezési ideje alatt bekövetkező szétesése vagy csökkenése a következő módon fejezhető ki:

→ Százalékban:

P_r = P_O
2^x

• P_r= a mintában megmaradt radioaktív anyag százalékos aránya;

• P_O = a mintában lévő radioaktív anyag kezdeti százalékos aránya (ez mindig 100% lesz);

• x = az eltelt felezési idők száma.

→ Tészta formában:

m = m_O
2^x

• m = a mintában megmaradt radioaktív anyag tömege;

• m^O = a mintában található radioaktív anyag tömege;

• x = az eltelt felezési idők száma.

→ Tört számok (tört) formájában:

F = N_O
2^x

• F = a mintában megmaradt radioaktív anyagra vonatkozó frakció;

• N_O= a mintában található radioaktív anyagra utaló mennyiség, amely a frakciókkal járó gyakorlatok esetében a valóságban mindig az első számú;

• x = az eltelt felezési idők száma.

→ Példák a felezési idővel kapcsolatos számításokra

Kövesse most a felezési idővel járó számítások néhány példáját:

1. példa: 12 nap elteltével egy radioaktív anyag aktivitása a kezdeti aktivitás 1/8-ig csökken. Mekkora ennek az anyagnak a felezési ideje?

Gyakorlati adatok:

• Felezési idő (P) =?

• Teljes idő (t) = 12 nap

• Maradó frakció (F) = 1/8

• Kezdeti mennyiség (N_O) = 1

Meg kell határoznunk az anyag által elszenvedett felezési idők (x) számát a következő kifejezéssel:

F = N_O
2^x

1 = 1
8 2^x

2^x.1 = 8.1

2^x = 8

2^x = 2³

x = 3

Ezután meghatározzuk a felezési értéket a x talált és a kimondás által biztosított idő:

t = x. P

12 = 3P

12 = P
3

P = 4 nap

2. példa: A radioaktív elem felezési ideje 5 perc. Ha van 6 g ez az elem, mekkora lesz a tömege 20 perc múlva?

Gyakorlati adatok:

• Felezési idő (P) = 5 perc

• Kezdeti tömeg (m_O= 6 g

• Teljes idő = 20 perc

• Maradó tömeg (m) =?

Eleinte meghatároztuk annak az időtartamnak és felezési időnek a felezési idejének (x) értékét, amelyet az anyag biztosított:

t = x. P

20 = x.5

20 = x
5

x = 4

Végül kiszámítjuk a fennmaradó tömeget x értéke és a kezdeti tömeg segítségével a következő kifejezésben:

m = m_O
2^x

m = 6
2⁴

m = 6
16

m = 0,375 g

3. példa: A radioaktív elemek felezési ideje 20 perc. Mennyi idő után csökken a tömeg a kezdeti tömeg 25% -ára?

Gyakorlati adatok:

• Felezési idő (P) = 20 perc

• Teljes idő (t) =?

• A fennmaradó százalék (P_r) = 25%

• Kezdeti százalék (P_O) = 100%

Meg kell határoznunk az anyag által elszenvedett felezési idők (x) számát a következő kifejezéssel:

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

Ezután meghatározzuk az idő értékét a talált x értéke és az állítás által biztosított felezési idő felhasználásával:

t = x. P

t = 2,20

t = 40 perc

Általam. Diogo Lopes Dias

Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-meia-vida.htm