일부 동위 원소는 방사성 및 특정 유형의 방출에 의해 붕괴되는 반면, 다른 동위 원소는 무기한 안정적입니다. 방사성 동위 원소가 점점 줄어들 기 때문에 시간이 지남에 따라 방사능의 양이 줄어 듭니다.
반감기는 방사성 붕괴의 매력적이고 유용한 측면입니다. 이 반감기 정의 노트에서, 우리는 반감기 정의의 의미와 특정 수의 반감기 후 남은 방사성 물질의 양을 계산하는 방법을 배울 것입니다.
반감기 정의
화학 반응의 반감기는 특정 반응물의 농도가 초기 농도의 50%에 도달하는 데 걸리는 시간입니다 (즉, 반응물 농도가 초기 값의 절반에 도달하는 데 걸리는 시간). 일반적으로 초로 표시되며 'T1/2'표시로 표시됩니다. 방사성 동위 원소의 반감기는 동위 원소의 절반이 부패하는 데 걸리는 시간입니다. 방사성 동위 원소의 반감기는 일정합니다. 그것은 조건에 영향을받지 않으며 해당 동위 원소의 원래 양에 의해 변하지 않습니다.
이 문구는 또한 일반적으로 지수 또는 비 수소 부패의 모든 형태를 설명하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 인체의 약물 및 기타 화합물의 생물학적 반감기는 의학 연구에서 논의됩니다. 배가 시간은 반감기의 역수입니다.
다음 그림을 고려하십시오. 100.0 g의 3 시간이 있다고 가정 해 봅시다. (수소의 방사성 동위 원소 인 삼각형). 12.3 년 반감기가 있습니다. 샘플의 절반은 12.3 년 후에 베타 입자를 생성하여 3HE로 붕괴되어 원래 3H의 50.0g 만 남았습니다. 나머지 3 시간의 또 다른 절반은 또 다른 12.3 년 후 총 24.6 년 동안 부패하여 25.0g의 3H를 남겼습니다. 나머지 3H의 또 다른 절반은 또 다른 12.3 년 후에 총 36.9 년 동안 붕괴 될 것이며, 12.5 g의 3H를 남겼습니다. 방사성 붕괴가 어떻게 발생하는지 이해하려면 통계 분석이 합리적으로 명백한 결과를 가져 오기 때문에 많은 사람들과 함께 실험을하겠습니다.
.다음 시나리오를 고려하십시오. 거의 1000 명의 개인이 홀에 모여 있으며 각각은 동전이 주어집니다. 동전은 부패하는 능력을 나타내며 각 개인은 방사성 원자를 나타냅니다. 개인은 1 분마다 한 번씩 돈을 던지도록 요청받을 수 있습니다. 던지기 결과가 머리 인 경우, 그 사람은 방을 떠나라고 요청받을 수 있지만 (원자 붕해를 나타내 겠음) 결과가 꼬리라면 아무 것도 할 필요가 없습니다.
반감기의 공식
우리 가이 반감기 정의 노트에서 논의했듯이, 반감기는 동위 원소의 절반이 부패하는 데 걸리는 시간입니다. 이제 반감기의 공식을 살펴 보겠습니다. 반응의 반감기 공식은 반응 순서에 따라 다르다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 0 차 반응의 반감기는 수학적 계산을 사용하여 계산할 수 있습니다.
T1/2 =[R] 0/2K
1 차 반응의 반감기는 다음과 같이 계산됩니다.
T1/2 =0.693/k.
2 차 반응의 반감기는 공식을 사용하여 계산됩니다.
1/k [r] 0.
반응의 반감기는 T1/2
입니다초기 반응물 농도는 [R0] (mol.l-1 또는 m)
입니다반응의 속도 상수는 k.
입니다중요한 반감기 정의 노트
반감기 정의의 의미에 따라, 많은 사람들은 방사성 요소의 반감기가 방사성 인 시간을 의미한다고 생각합니다. 실제로, 요소의 절반이 방사능으로 부패하는 데 걸리는 시간입니다. 그러나 어떤 경우에는 딸 요소도 방사성입니다. 따라서 방사능을 고려해야합니다.
이온화 유형 연기 감지기 (소개 기사에 설명)는 10 년 추정 운영 수명을 가지고 있습니다. 그 당시 약 432 년의 반감기를 가진 Americium-241은 방사능의 4 % 미만을 잃습니다.
432 년의 반감기는 우리에게 오래 보일 수 있지만 반감기 측면에서는 그리 길지 않습니다. 우라늄의 가장 널리 퍼진 동위 원소 인 우라늄 -238은 4.5 배의 109 년이며, Thorium-232의 반감기는 14 × 109 년입니다. 반면에 일부 핵은 과학자들이 연구하는 데 어려움을 겪고있어 매우 짧은 반감기를 가지고 있습니다. Lawrencium의 가장 긴 평생 동위 원소 262LR은 반감기가 3.6 시간이며, 가장 짧은 수명 동위 원소 인 252LR은 반감기가 0.36 초입니다. 지금까지 가장 큰 원자는 원자가 118, 질량 293 및 반감기 120 나노 초의 반감기를 가지고 있습니다.
특정 불안정한 원자 핵의 반감기와 그들이 부패하는 방식은 특성입니다. 알파와 베타 붕괴의 과정은 일반적으로 감마 붕괴보다 느립니다. Beta-Decay의 반감기는 최대 100 분의 1 초이며 Alpha Decay는 반감기가 최대 1 초의 1 초입니다. 감마 방출에 대한 광범위한 반감기가 관찰되었지만 감마 붕괴 반감기는 너무 짧아서 측정하기에는 약 10-14 초입니다.
결론
반감기는 방사능 붕괴에서 중요한 개념입니다. 화학 반응의 반감기는 특정 반응물의 농도가 초기 농도의 50%에 도달하는 데 걸리는 시간입니다. 많은 사람들이 방사성 요소의 반감기가 원소의 절반이 방사능으로 부패하는 데 걸리는 시간이라고 잘못 믿지만, 실제로 요소의 절반이 전체 요소가 아니라 방사능으로 부패하는 데 걸리는 시간입니다. 따라서이 반감기 정의 노트에서, 우리는 반감기 정의와 공식의 의미를 연구했습니다.
