რადიოაქტიური ნივთიერებების ატომებს აქვთ არასტაბილური ბირთვები, რომლებიც გამოყოფენ ალფა, ბეტა და გამა გამოსხივებას უფრო სტაბილური კონფიგურაციის მისაღწევად. როდესაც ატომი განიცდის რადიოაქტიულ დაშლას, ის შეიძლება გარდაიქმნას სხვა ელემენტად ან იმავე ელემენტის განსხვავებულ იზოტოპად. ნებისმიერი მოცემული ნიმუშისთვის, დაშლა ხდება არა ერთდროულად, არამედ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, დამახასიათებელი ნივთიერებისათვის. მეცნიერები დაშლის სიჩქარეს ზომავს ნახევარგამოყოფის პერიოდის მიხედვით, ეს არის დრო, როდესაც ნიმუშის ნახევარს იშლება.
ნახევარი სიცოცხლე შეიძლება იყოს ძალიან ხანმოკლე, უკიდურესად გრძელი ან რაიმე შუალედი. მაგალითად, ნახშირბად-16-ის ნახევარგამოყოფის პერიოდი სულ რაღაც 740 მილიწამია, ხოლო ურანი -238-ისა 4,5 მილიარდი წელია. უმეტესობა სადღაც შუალედშია ამ თითქმის განუზომელ შუალედში.
ნახევარგამოყოფის პერიოდი გამოთვლები სასარგებლოა სხვადასხვა კონტექსტში. მაგალითად, მეცნიერებს შეუძლიათ დაანგარიშონ ორგანული ნივთიერებები რადიოაქტიური ნახშირბადი -14 და სტაბილური ნახშირბად -12 თანაფარდობის გაზომვით. ამისათვის ისინი იყენებენ ნახევარგამოყოფის განტოლებას, რომლის წარმოებაც ადვილია.
ნახევარი ცხოვრების განტოლება
რადიოაქტიური მასალის ნიმუშის ნახევარგამოყოფის პერიოდის შემდეგ, თავდაპირველი მასალის ზუსტად ერთი ნახევარი დარჩა. დარჩენილი ნაწილი სხვა იზოტოპად ან ელემენტად გადაშლილა. დარჩენილი რადიოაქტიური მასალის მასა (მრ) არის 1/2მოსადმო არის ორიგინალური მასა. მეორე ნახევრის ცხოვრების შემდეგ,მრ = 1/4 მოდა მესამე ნახევარი ცხოვრების შემდეგ,მრ = 1/8 მო. ზოგადად, შემდეგნნახევარი სიცოცხლე გავიდა:
m_R = \ bigg (\ frac {1} {2} \ bigg) ^ n \; მ_ო
ნახევარი ცხოვრების პრობლემები და პასუხები მაგალითები: რადიოაქტიური ნარჩენები
Americium-241 არის რადიოაქტიური ელემენტი, რომელიც გამოიყენება მაიონიზებელი კვამლის დეტექტორების წარმოებაში. იგი გამოყოფს ალფა ნაწილაკებს და იშლება ნეპტუნიუმ -237-ში და თავად წარმოიქმნება პლუტონიუმ -241-ის ბეტა დაშლის შედეგად. Am-241- ის Np-237- ის დაშლის ნახევარგამოყოფის პერიოდი 432,2 წელია.
თუ გადააგდებთ კვამლის დეტექტორს, რომელიც შეიცავს 0,25 გრამ Am-241- ს, რამდენი დარჩება ნაგავსაყრელზე 1000 წლის შემდეგ?
პასუხი: ნახევარი სიცოცხლის განტოლების გამოსაყენებლად აუცილებელია გამოთვალოთნ, 1000 წლის განმავლობაში გასული ნახევარი სიცოცხლის რიცხვი.
n = \ frac {1,000} {432.2} = 2.314
შემდეგ განტოლება ხდება:
m_R = \ bigg (\ frac {1} {2} \ bigg) ^ {2.314} \; მ_ო
მას შემდეგმო = 0,25 გრამი, დარჩენილი მასა:
\ დაწყება {გასწორებული} m_R & = \ bigg (\ frac {1} {2} \ bigg) ^ {2.314} \; ×0.25 \; \ text {gram} \\ m_R & = \ frac {1} {4.972} \; ×0.25 \; \ text {gram} \\ m_R & = 0,050 \; \ text {გრამი} \ ბოლო {გასწორებული}
ნახშირბადის გაცნობა
რადიოაქტიური ნახშირბადი -14 და სტაბილური ნახშირბადი -12 თანაფარდობა ყველა ცოცხალ არსებაში იგივეა, მაგრამ როდესაც ორგანიზმი კვდება, თანაფარდობა იცვლება ნახშირბად -14-ის დაშლისთანავე. ამ გახრწნის ნახევარი სიცოცხლეა 5,730 წელი.
თუ გათხრების შედეგად აღმოჩენილი ძვლების C-14 და C-12 თანაფარდობა ცოცხალ ორგანიზმში არის 1/16, რამდენი წლისაა ძვლები?
პასუხი: ამ შემთხვევაში, C-14– ისა და C – 12– ის თანაფარდობა გიჩვენებთ, რომ C – 14– ის ამჟამინდელი მასა არის 1/16, რაც ცოცხალ ორგანიზმშია, ასე რომ:
m_R = \ frac {1} {16} \; m_O
მარჯვენა მხარის გათანაბრება ნახევარგამოყოფის ზოგადი ფორმულისა და ეს ხდება:
\ frac {1} {16} \; m_O = \ bigg (\ frac {1} {2} \ bigg) ^ n \; m_O
აღმოფხვრამო განტოლებიდან და ამოხსნისთვისნიძლევა:
\ დაწყება {გასწორებული} \ bigg (\ frac {1} {2} \ bigg) ^ n & = \ frac {1} {16} \\ n & = 4 \ დასრულება {გასწორებული}
ოთხი ნახევარი სიცოცხლე გავიდა, ამიტომ ძვლები 4 × 5,730 = 22,920 წლისაა.
