Hva er halveringstid?

Halvt liv, også kjent som halvoppløsningsperiode, er tiden som kreves for at halvparten av atomene til den radioaktive isotopen som er tilstede i en prøve, skal gå i oppløsning.

→ Oppløsninger

DE oppløsningen det er ikke relatert til atomenet utryddes, det vil si atomet ikke slutter å eksistere. Det som faktisk skjer, er det naturlige forfallet som atomet gjennomgår. På forfall, atomet (X), til avgir alfa-stråling og beta, forvandles automatisk til et nytt kjemisk element (Y), som oppstår ustanselig til atomet slutter å være radioaktivt (stabilt atom).

Representasjon av naturlig forfall fra alfa-utslipp (protoner)

X → α + Y

Eller

X → β + Y

Hvis Y-atomet dannet i forfallet er radioaktivt, vil ny alfa- og beta-stråling sendes ut fra atomets kjerne. Når du kommer til et materiales halveringstid, vet du at halvparten av atomene som fantes i prøven ble stabile.

→ Halveringstid for isotoper

Hver radioaktiv isotop har en annen halveringstid. Denne halveringstiden kan uttrykkes i sekunder, minutter, timer, dager og år. Tabellen nedenfor viser halveringstiden til noen radioaktive isotoper:

Halveringstidsverdier for noen radioisotoper

→ Formler brukt i halveringstidsstudien

Halveringstiden er representert med akronymet P. Tiden et materiale har gått i oppløsning representeres av t. Dermed, hvis vi kjenner halveringstiden og oppløsningstiden (representert ved x), kan vi si hvor mange halveringstider et materiale har hatt på et bestemt tidspunkt. Dette gjøres gjennom listen nedenfor:

t = x. P

Med denne kunnskapen kan vi fremdeles bestemme antall atomer som gjenstår etter halveringstiden fra uttrykket:

n = Nei_O
2^x

• Nei = antall radioaktive atomer som er igjen i prøven;

• Nei_O = antall radioaktive atomer i prøven;

• x = antall halveringstider som har gått.

I tillegg til å beregne antall atomer i seg selv, kan oppløsningen eller reduksjonen i mengden radioaktivt materiale etter en halveringstid uttrykkes på følgende måter:

→ I prosent:

P_r = P_O
2^x

• P_r= prosentandel av radioaktivt materiale som er igjen i prøven;

• P_O = første prosentandel av radioaktivt materiale som var i prøven (det vil alltid være 100%);

• x = antall halveringstider som har gått.

→ I deigform:

m = m_O
2^x

• m = massen av radioaktivt materiale som er igjen i prøven;

• m^O = masse radioaktivt materiale i prøven;

• x = antall halveringstider som har gått.

→ I form av brøktal (brøk):

F = N_O
2^x

• F = brøkdel som refererer til det radioaktive materialet som er igjen i prøven;

• N_O= mengde som refererer til det radioaktive materialet i prøven, som i realiteten alltid er nummer 1 når det gjelder øvelser som involverer brøker;

• x = antall halveringstider som har gått.

→ Eksempler på beregninger som involverer halveringstid

Følg nå noen eksempler på beregninger som involverer halveringstid:

Eksempel 1: Etter 12 dager har et radioaktivt stoff sin aktivitet redusert til 1/8 av sin opprinnelige aktivitet. Hva er halveringstiden til dette stoffet?

Treningsdata:

• Halveringstid (P) =?

• Total tid (t) = 12 dager

• Gjenværende brøkdel (F) = 1/8

• Opprinnelig mengde (N_O) = 1

Vi må bestemme antall halveringstider (x) som materialet lider i følgende uttrykk:

F = N_O
2^x

1 = 1
8 2^x

2^x.1 = 8.1

2^x = 8

2^x = 2³

x = 3

Vi bestemmer deretter halveringstidsverdien ved hjelp av verdien av x funnet og tiden gitt av uttalelsen:

t = x. P

12 = 3.P

12 = P
3

P = 4 dager

Eksempel 2: Et radioaktivt element har en halveringstid som tilsvarer 5 minutter. Hvis du har 6 g av dette elementet, hva blir massen etter 20 minutter?

Treningsdata:

• Halveringstid (P) = 5 minutter

• Innledende masse (m_O) = 6 g

• Total tid = 20 minutter

• Gjenværende masse (m) =?

Vi bestemte opprinnelig verdien av mengden halveringstider (x) som materialet led gjennom tiden og halveringstiden som ble gitt:

t = x. P

20 = x.5

20 = x
5

x = 4

Til slutt beregner vi gjenværende masse gjennom verdien av x og den innledende massen i følgende uttrykk:

m = m_O
2^x

m = 6
2⁴

m = 6
16

m = 0,375 g

Eksempel 3: Et radioaktivt element har en halveringstid på 20 minutter. Etter hvor lenge blir massen redusert til 25% av den opprinnelige massen?

Treningsdata:

• Halveringstid (P) = 20 minutter

• Total tid (t) =?

• Gjenværende prosentandel (s_r) = 25%

• Innledende prosentandel (s_O) = 100%

Vi må bestemme antall halveringstider (x) som materialet lider i følgende uttrykk:

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

Vi bestemmer deretter verdien av tiden ved hjelp av verdien av x funnet og halveringstiden gitt av uttalelsen:

t = x. P

t = 2,20

t = 40 minutter

Av meg. Diogo Lopes Dias

Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-meia-vida.htm