نسخة الفيديو النصية
باعتبار أن عمر النصف لعينة من النوبليوم-253 هو 1.62 دقيقة، ما مقدار الوقت المنقضي حتى يتبقى جرام واحد فقط من النوبليوم-253 من عينة أولية كتلتها 32 جرامًا؟ قرب إجابتك لأقرب منزلتين عشريتين.
عمر النصف، ويرمز له بالرمز t نصف، هو مقدار الوقت اللازم لاضمحلال نصف النوى المشعة في العينة. النوى المشعة تكون غير مستقرة نظرًا لأن قوى التنافر بين الجسيمات في النواة تفوقت على قوى التجاذب. ويمكن أن تتحول هذه النوى غير المستقرة إلى نوى مستقرة من خلال الخضوع للاضمحلال الإشعاعي، أي الانبعاث التلقائي للإشعاع.
لذلك، إذا كان لدينا 12 ذرة من اليود-131 المشع، واضمحل نصف العينة لتكوين الزينون-131 المستقر، فحينها يكون عمر النصف هو الوقت الذي استغرقه حدوث هذه العملية. من المثير للاهتمام أن عمر النصف هو خاصية ذاتية. وهذا يعني أن عمر النصف سيظل بالقيمة نفسها بغض النظر عن كمية المادة الموجودة. في هذا المثال، اضمحلت ست ذرات خلال فترة عمر النصف الأولى. ولكن إذا انتظرنا فترة عمر نصف أخرى، فلن تخضع ست ذرات أخرى للاضمحلال. وبدلًا من ذلك، ستضمحل نصف الذرات المشعة التي لا تزال موجودة في العينة. ومن ثم، فبعد مرور فترتين من عمر النصف، سيظل هناك ثلاث ذرات مشعة من اليود-131.
يمكننا من هذا المثال ملاحظة أنه بعد مرور فترة عمر نصف واحدة، سيظل نصف العينة المشعة موجودًا. وبوضع هذه المعلومات في الاعتبار، دعونا نستعرض السؤال. في هذا السؤال، النوبليوم-253 هو النظير المشع. وعلمنا من المعطيات أن عينة النوبليوم-253 كانت كتلتها في البداية 32 جرامًا. وعلمنا أيضًا أن عمر النصف للنوبليوم-253 هو 1.62 دقيقة. ونعلم أنه بعد مرور عمر نصف واحد، سيضمحل نصف العينة، وسيظل النصف الآخر من النوبليوم-253 المشع. ومن ثم، فإن كتلة النوبليوم-253 التي ستظل باقية بعد مرور عمر نصف واحد تساوي 32 جرامًا مقسومًا على اثنين، أو 16 جرامًا.
نود في نهاية المطاف معرفة مقدار الوقت المنقضي حتى يتبقى جرام واحد فقط من النوبليوم-253. إذن، دعونا نستمر في تطبيق فترات عمر النصف، وقسمة كتلة العينة على اثنين إلى أن يتبقى جرام واحد فقط. بعد مرور فترتين من عمر النصف، سيتبقى ثمانية جرامات. بعد مرور ثلاث فترات من عمر النصف، سيتبقى أربعة جرامات. بعد مرور أربع فترات من عمر النصف، سيتبقى جرامان. وأخيرًا، بعد مرور عمر النصف الخامس، سيتبقى جرام واحد فقط.
نعلم الآن أن العينة يجب أن تمر بخمس فترات من عمر النصف لكي تضمحل من 32 جرامًا إلى جرام واحد. إذا كان عمر النصف الواحد يستغرق 1.62 دقيقة، فإن خمس فترات من عمر النصف ستساوي 8.1 دقائق، ولأقرب منزلتين عشريتين، تساوي 8.10 دقائق. وعليه، فإن مقدار الوقت المنقضي حتى يتبقى جرام واحد فقط من النوبليوم-253 يساوي 8.10 دقائق.
