半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间,其计算公式如下:
基本公式
反应后原子核质量 $m = M \left( \frac{1}{2} \right)^{\frac{t}{T}}$
其中,$M$ 为反应前原子核质量,$m$ 为反应后原子核质量,$t$ 为反应时间,$T$ 为半衰期。
另一种表达方式
$N' = N_0 \left( \frac{1}{2} \right)^n$
$M' = M_0 \left( \frac{1}{2} \right)^n$
其中,$N'$ 和 $M'$ 分别为衰变后剩余原子数和质量,$N_0$ 和 $M_0$ 分别为衰变前原子数和质量,$n$ 为半衰期个数,$t$ 为所用时间,$\tau$ 为半衰期。
衰变率公式
$\frac{dN}{dt} = \lambda N$
对上式进行积分得:
$N(t) = N_0 e^{-\lambda t}$
其中,$\lambda$ 为衰变率,$N(t)$ 为时间 $t$ 时刻的原子核总数,$N_0$ 为初始原子核总数。
半衰期与衰变常数的关系
$T_{1/2} = \frac{\ln(2)}{\lambda}$
其中,$T_{1/2}$ 表示半衰期,$\ln$ 表示自然对数,$\lambda$ 表示衰变常数。
药物半衰期公式
$t_{1/2} = \frac{0.693}{k}$
其中,$t_{1/2}$ 为药物半衰期,$k$ 为清除速率参量。
这些公式涵盖了半衰期的基本定义和计算方法,适用于不同的物理和化学情境。根据具体问题选择合适的公式进行计算即可。