Vad är halveringstid?

Halveringstid, också känd som halv upplösningstidär den tid som krävs för att halva antalet atomer av den radioaktiva isotopen som är närvarande i ett prov upplöses.

→ Sönderfall

DE upplösning det är inte relaterat till atomens utrotning, det vill säga atomen upphör inte att existera. Faktum är att det som händer är det naturliga förfallet som atomen genomgår. Vid förfall, atomen (X), till avger alfastrålning och beta, förvandlas automatiskt till ett nytt kemiskt grundämne (Y), som uppstår oavbrutet tills atomen upphör att vara radioaktiv (stabil atom).

Representation av naturligt förfall från alfa-utsläpp (protoner)

X → α + Y

Eller

X → β + Y

Om Y-atomen som bildas i förfallet är radioaktiv kommer ny alfa- och beta-strålning att släppas ut från atomens kärna. När du kommer till materialets halveringstid vet du att hälften av atomerna som fanns i provet blev stabila.

→ Halveringstid för isotoper

Varje radioaktiv isotop har en annan halveringstid. Halveringstiden kan uttryckas i sekunder, minuter, timmar, dagar och år. Tabellen nedan visar halveringstiden för vissa radioaktiva isotoper:

Halveringstid för vissa radioisotoper

→ Formler som används i halveringstidsstudien

Halveringstiden representeras av akronymen P. Tiden som ett material har utsatts för upplösning representeras av t. Således, om vi känner till halveringstiden och upplösningstiden (representerad av x), kan vi säga hur många halveringstider ett material har haft vid en viss tidpunkt. Detta görs genom listan nedan:

t = x. P

Med denna kunskap kan vi fortfarande bestämma antalet atomer som finns kvar efter halveringstiden från uttrycket:

n = Nej_O
2^x

• Nej = antalet radioaktiva atomer som finns kvar i provet;

• Nej_O = antal radioaktiva atomer i provet;

• x = antal halveringstider som har passerat.

Förutom att beräkna antalet atomer i sig kan sönderfallet eller minskningen av mängden radioaktivt material efter en halveringstid uttryckas på följande sätt:

→ I procent:

P_r = P_O
2^x

• P_r= procent av radioaktivt material som återstår i provet;

• P_O = initial procentandel av radioaktivt material som fanns i provet (kommer alltid att vara 100%);

• x = antal halveringstider som har passerat.

→ I degform:

m = m_O
2^x

• m = massan av radioaktivt material som finns kvar i provet;

• m^O = massan av radioaktivt material i provet;

• x = antal halveringstider som har passerat.

→ I form av bråktal (bråk):

F = N_O
2^x

• F = fraktion med hänvisning till det radioaktiva material som finns kvar i provet;

• N_O= kvantitet som hänvisar till det radioaktiva materialet i provet, som i själva verket alltid är nummer 1 när det gäller övningar med fraktioner;

• x = antal halveringstider som har passerat.

→ Exempel på beräkningar med halveringstid

Följ nu några exempel på beräkningar som involverar halveringstid:

Exempel 1: Efter 12 dagar har en radioaktiv substans minskat sin aktivitet till 1/8 av sin initiala aktivitet. Vad är halveringstiden för detta ämne?

Träningsdata:

• Halveringstid (P) =?

• Total tid (t) = 12 dagar

• Återstående fraktion (F) = 1/8

• Initial kvantitet (N_O) = 1

Vi måste bestämma antalet halveringstider (x) som materialet drabbas av i följande uttryck:

F = N_O
2^x

1 = 1
8 2^x

2^x.1 = 8.1

2^x = 8

2^x = 2³

x = 3

Vi bestämmer sedan halveringstidsvärdet med hjälp av värdet på x hittades och den tid som uttrycket ger:

t = x. P

12 = 3.P

12 = P
3

P = 4 dagar

Exempel 2: Ett radioaktivt element har en halveringstid som är lika med 5 minuter. Med 6 g av detta element, vad blir dess massa efter 20 minuter?

Träningsdata:

• Halveringstid (P) = 5 minuter

• Initial massa (m_O) = 6 g

• Total tid = 20 minuter

• Återstående massa (m) =?

Vi bestämde inledningsvis värdet av mängden halveringstider (x) som materialet led genom den tid och halveringstid som tillhandahölls:

t = x. P

20 = x.5

20 = x
5

x = 4

Slutligen beräknar vi den återstående massan genom värdet på x och den initiala massan i följande uttryck:

m = m_O
2^x

m = 6
2⁴

m = 6
16

m = 0,375 g

Exempel 3: Ett radioaktivt element har en halveringstid på 20 minuter. Efter hur länge kommer din massa att reduceras till 25% av den ursprungliga massan?

Träningsdata:

• Halveringstid (P) = 20 minuter

• Total tid (t) =?

• Återstående procent (P_r) = 25%

• Initial procentsats (s_O) = 100%

Vi måste bestämma antalet halveringstider (x) som materialet drabbas av i följande uttryck:

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 bestämmer sedan tidens värde med hjälp av värdet på x hittat och halveringstiden som tillhandahålls av uttalandet:

t = x. P

t = 2,20

t = 40 minuter

Av mig Diogo Lopes Dias

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