Kaj je razpolovna doba?

Polovično življenje, poznan tudi kot obdobje razpada, je čas, potreben za razpadanje polovice atomov radioaktivnega izotopa v vzorcu.

→ Razpadi

THE razpad ni povezano z izumrtjem atoma, to pomeni, da atom ne preneha obstajati. V resnici se zgodi naravni razpad, ki ga pretrpi atom. Pri razpadanje, atom (X) do oddajajo alfa sevanje in betase samodejno pretvori v nov kemični element (Y), ki se pojavlja neprestano, dokler atom ne preneha biti radioaktiven (stabilen atom).

Prikaz naravnega razpada zaradi emisij alfa (protoni)

X → α + Y

Ali

X → β + Y

Če je atom Y, ki nastane v razpadu, radioaktiven, se bo iz jedra tega atoma oddalo novo sevanje alfa in beta. Ko pridete do razpolovne dobe materiala, veste, da je polovica atomov, ki so obstajali v vzorcu, postala stabilna.

→ Razpolovna doba izotopov

Vsak radioaktivni izotop ima drugačen razpolovni čas. Ta razpolovna doba je lahko izražena v sekundah, minutah, urah, dneh in letih. Spodnja tabela prikazuje razpolovni čas nekaterih radioaktivnih izotopov:

Vrednosti razpolovne dobe nekaterih radioizotopov

→ Formule, uporabljene v študiji razpolovne dobe

Obdobje razpolovne dobe predstavlja kratica P. Čas, ko je material pretrpel razpad, predstavlja t. Če torej poznamo razpolovni čas in čas razpada (predstavljen z x), lahko rečemo, koliko razpolovnih časov je imel material v določenem trenutku. To se naredi s spodnjim seznamom:

t = x. P

S tem znanjem lahko še vedno določimo število atomov, ki ostanejo po razpolovni dobi iz izraza:

n = št_O
2^x

• št = število radioaktivnih atomov, ki ostanejo v vzorcu;

• št_O = število radioaktivnih atomov v vzorcu;

• x = število razpolovnih dob, ki so pretekle.

Poleg izračuna samega števila atomov lahko razpad ali zmanjšanje količine radioaktivnega materiala po razpolovni dobi izrazimo na naslednje načine:

→ Kot odstotek:

P_r = P_O
2^x

• P_r= odstotek radioaktivne snovi, ki ostane v vzorcu;

• P_O = začetni odstotek radioaktivne snovi, ki je bila v vzorcu (vedno bo 100%);

• x = število razpolovnih dob, ki so pretekle.

→ V obliki testa:

m = m_O
2^x

• m = masa radioaktivnega materiala, ki ostane v vzorcu;

• m^O = masa radioaktivne snovi v vzorcu;

• x = število razpolovnih dob, ki so pretekle.

→ V obliki delnih števil (ulomek):

F = N_O
2^x

• F = frakcija, ki se nanaša na radioaktivni material, ki ostane v vzorcu;

• N_O= količina, ki se nanaša na radioaktivni material v vzorcu, ki je v resnici vedno številka 1 pri vajah z delci;

• x = število razpolovnih dob, ki so pretekle.

→ Primeri izračunov, ki vključujejo razpolovno dobo

Zdaj sledite nekaj primerov izračunov, ki vključujejo razpolovno dobo:

Primer 1: Po 12 dneh se aktivnost radioaktivne snovi zmanjša na 1/8 začetne aktivnosti. Kakšen je razpolovni čas te snovi?

Podatki o vadbi:

• Razpolovna doba (P) =?

• Skupni čas (t) = 12 dni

• Preostala frakcija (F) = 1/8

• Začetna količina (N_O) = 1

V naslednjem izrazu moramo določiti število razpolovnih časov (x), ki jih je utrpel material:

F = N_O
2^x

1 = 1
8 2^x

2^x.1 = 8.1

2^x = 8

2^x = 2³

x = 3

Nato določimo vrednost razpolovne dobe z uporabo vrednosti x najden in čas, ki ga zagotavlja izgovor:

t = x. P

12 = 3. P.

12 = P
3

P = 4 dni

2. primer: Razpolovni čas radioaktivnega elementa je 5 minut. Kolikšna bo njegova masa po 6 g tega elementa po 20 minutah?

Podatki o vadbi:

• Razpolovni čas (P) = 5 minut

• Začetna masa (m_O) = 6 g

• Skupni čas = 20 minut

• Preostala masa (m) =?

Sprva smo določili vrednost razpolovnih razpolov (x), ki jih je material utrpel skozi čas in razpolovni čas:

t = x. P

20 = x.5

20 = x
5

x = 4

Na koncu izračunamo še preostalo maso skozi vrednost x in začetno maso v naslednjem izrazu:

m = m_O
2^x

m = 6
2⁴

m = 6
16

m = 0,375 g

3. primer: Razpolovni čas radioaktivnega elementa je 20 minut. Po koliko časa se bo vaša masa zmanjšala na 25% začetne mase?

Podatki o vadbi:

• Razpolovni čas (P) = 20 minut

• Skupni čas (t) =?

• Preostali odstotek (str_r) = 25%

• Začetni odstotek (str_O) = 100%

V naslednjem izrazu moramo določiti število razpolovnih časov (x), ki jih je utrpel material:

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

Nato določimo vrednost časa z uporabo najdene vrednosti x in razpolovne dobe, ki jo zagotavlja izjava:

t = x. P

t = 2,20

t = 40 minut

Jaz, Diogo Lopes Dias

Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-meia-vida.htm