Co to jest okres półtrwania?

Pół życia, znany również jako okres półrozpadu, to czas wymagany do rozpadu połowy liczby atomów radioaktywnego izotopu obecnego w próbce.

→ Rozpady

TEN rozpad nie jest związany z wygaśnięciem atomu, to znaczy atom nie przestaje istnieć. W rzeczywistości to, co się dzieje, to naturalny rozkład, któremu podlega atom. Na rozkład, atom (X), do emitować promieniowanie alfa i beta, automatycznie przekształca się w nowy pierwiastek chemiczny (Y), który występuje nieprzerwanie, dopóki atom nie przestanie być radioaktywny (atom stabilny).

Reprezentacja naturalnego rozpadu z emisji alfa (protonów)

X → α + Y

Lub

X → β + Y

Jeśli atom Y powstały w wyniku rozpadu jest radioaktywny, z jądra tego atomu będzie emitowane nowe promieniowanie alfa i beta. Kiedy dojdziesz do okresu półtrwania materiału, wiesz, że połowa atomów, które istniały w próbce, stała się stabilna.

→ Okres półtrwania izotopów

Każdy izotop promieniotwórczy ma inny okres półtrwania. Ten okres półtrwania można wyrazić w sekundach, minutach, godzinach, dniach i latach. Poniższa tabela przedstawia okres półtrwania niektórych izotopów promieniotwórczych:

Wartości półtrwania niektórych radioizotopów

→ Wzory stosowane w badaniu okresu półtrwania

Okres półtrwania jest reprezentowany przez akronim P. Czas, w którym materiał uległ dezintegracji, jest reprezentowany przez t. Tak więc, jeśli znamy okres półtrwania i czas rozpadu (reprezentowany przez x), możemy powiedzieć, ile okresów półtrwania miał materiał w określonym momencie. Odbywa się to za pomocą poniższej listy:

t = x. P

Dysponując tą wiedzą, możemy jeszcze określić liczbę atomów, które pozostają po okresie półtrwania z wyrażenia:

n = Nie_O
2^x

• Nie = liczba atomów promieniotwórczych pozostałych w próbce;

• Nie_O = liczba radioaktywnych atomów w próbce;

• x = liczba okresów półtrwania, które minęły.

Oprócz obliczenia samej liczby atomów rozpad lub zmniejszenie ilości materiału promieniotwórczego po okresie półtrwania można wyrazić w następujący sposób:

→ Procentowo:

P_r = P_O
2^x

• P_r= procent materiału promieniotwórczego pozostającego w próbce;

• P_O = początkowy procent materiału promieniotwórczego, który był w próbce (zawsze będzie to 100%);

• x = liczba okresów półtrwania, które minęły.

→ W formie ciasta:

m = mi_O
2^x

• mi = masa materiału promieniotwórczego pozostałego w próbce;

• mi^O = masa materiału promieniotwórczego w próbce;

• x = liczba okresów półtrwania, które minęły.

→ W postaci liczb ułamkowych (ułamek):

F = N_O
2^x

• fa = frakcja odnosząca się do materiału promieniotwórczego pozostałego w próbce;

• N_O= ilość odnosząca się do materiału promieniotwórczego w próbce, która w rzeczywistości jest zawsze numerem 1 w przypadku ćwiczeń z udziałem frakcji;

• x = liczba okresów półtrwania, które minęły.

→ Przykłady obliczeń uwzględniających okres półtrwania

Śledź teraz kilka przykładów obliczeń obejmujących okres półtrwania:

Przykład 1: Po 12 dniach aktywność substancji promieniotwórczej zostaje zmniejszona do 1/8 jej początkowej aktywności. Jaki jest okres półtrwania tej substancji?

Dane ćwiczeń:

• Okres półtrwania (P) = ?

• Całkowity czas (t) = 12 dni

• Pozostała frakcja (F) = 1/8

• Ilość początkowa (N_O) = 1

Musimy określić liczbę okresów połowicznego rozpadu (x) jakie ma materiał w następującym wyrażeniu:

F = N_O
2^x

1 = 1
8 2^x

2^x.1 = 8.1

2^x = 8

2^x = 2³

x = 3

Następnie określamy wartość okresu półtrwania za pomocą wartości x znaleziony i czas podany przez wypowiedź:

t = x. P

12 = 3.P

12 =P
3

P = 4 dni

Przykład 2: Pierwiastek promieniotwórczy ma okres półtrwania równy 5 minut. Jeśli masz 6 g tego pierwiastka, jaka będzie jego masa po 20 minutach?

Dane ćwiczeń:

• Okres półtrwania (P) = 5 minut

• Masa początkowa (m_O) = 6 g

• Całkowity czas = 20 minut

• Pozostała masa (m) = ?

Wstępnie określiliśmy wartość ilości okresów półtrwania (x), które materiał ucierpiał przez podany czas i okres półtrwania:

t = x. P

20 = x.5

20 = x
5

x = 4

Na koniec obliczamy pozostałą masę poprzez wartość x i masę początkową w następującym wyrażeniu:

m = mi_O
2^x

m = 6
2⁴

m = 6
16

m = 0,375 g

Przykład 3: Pierwiastek promieniotwórczy ma okres półtrwania 20 minut. Po jakim czasie Twoja masa zostanie zmniejszona do 25% masy początkowej?

Dane ćwiczeń:

• Okres półtrwania (P) = 20 minut

• Całkowity czas (t) = ?

• Pozostały procent (P_r) = 25%

• Początkowy procent (P_O) = 100%

Musimy określić liczbę okresów połowicznego rozpadu (x) jakie ma materiał w następującym wyrażeniu:

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

Następnie określamy wartość czasu za pomocą znalezionej wartości x i okresu półtrwania podanego przez stwierdzenie:

t = x. P

t = 2,20

t = 40 minut

Przeze mnie Diogo Lopes Dias

Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-meia-vida.htm