半衰期（半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間）
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半衰期
本詞條是多義詞，共2個(gè)義項(xiàng)
半數(shù)原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間
半衰期（Half-life）是指原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時(shí)所需要的時(shí)間。隨著放射的不斷進(jìn)行，放射強(qiáng)度將按指數(shù)曲線下降，放射性強(qiáng)度達(dá)到原值一半所需要的時(shí)間叫做同位素的半衰期。放射性元素的半衰期長(zhǎng)短差別很大，短的遠(yuǎn)小于一秒，長(zhǎng)的可達(dá)數(shù)百億年。
物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、文獻(xiàn)學(xué)等不同領(lǐng)域，半衰期的概念各不相同。譬如，醫(yī)學(xué)中，半衰期指藥物在生物體內(nèi)濃度下降一半所需要的時(shí)間。文獻(xiàn)學(xué)中，期刊“被引半衰期”指：該期刊在統(tǒng)計(jì)當(dāng)年被引用的全部次數(shù)中，較新一半的引用數(shù)是在多長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)累計(jì)達(dá)到的。
定義
半衰期，英文名half-life;radioactivehalf-life。
一定量的放射性物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)自發(fā)地發(fā)生衰變的次數(shù)，稱作該放射性物質(zhì)的活度。放射性核素的活度減少至原有值的一半所需的時(shí)間，稱為半衰期，符號(hào)為
。換言之，半衰期是指某個(gè)樣品中一半的原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間。
不同領(lǐng)域
物理學(xué)
物理學(xué)上，一個(gè)放射性同位素的半衰期是指一個(gè)樣本內(nèi)，其放射性原子衰變至原來(lái)數(shù)量的一半所需的時(shí)間。半衰期越短，代表其原子越不穩(wěn)定，每顆原子發(fā)生衰變的機(jī)會(huì)率也越高。由于一個(gè)原子的衰變是自然地發(fā)生，即不能預(yù)知何時(shí)會(huì)發(fā)生，因此會(huì)以機(jī)會(huì)率來(lái)表示。每顆原子衰變的機(jī)率大致相同，做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，會(huì)使用千千萬(wàn)萬(wàn)的原子。
從統(tǒng)計(jì)意義上講，半衰期是指一個(gè)時(shí)間段T，在T這段時(shí)間內(nèi)，一種元素的一種不穩(wěn)定同位素原子發(fā)生衰變的概率為50%。“50%的概率”是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，僅對(duì)大量重復(fù)事件有意義。當(dāng)原子數(shù)量“巨大”時(shí)，在T時(shí)間內(nèi)，將會(huì)有50%的原子發(fā)生衰變，從數(shù)量上講就是有“一半的原子”發(fā)生衰變。在下一個(gè)T時(shí)間內(nèi)，剩下未衰變的原子又會(huì)有50%發(fā)生衰變，以此類推。但當(dāng)原子的個(gè)數(shù)不再“巨大”時(shí)，例如只剩下20個(gè)原子還未衰變時(shí)，那么“50%的概率”將不再有意義，這時(shí)，經(jīng)過(guò)T時(shí)間后，發(fā)生衰變的原子個(gè)數(shù)不一定是10個(gè)。
化學(xué)
只有符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)的化學(xué)反應(yīng)才具有穩(wěn)定的半衰期數(shù)據(jù)，與核衰變不同的是，化學(xué)反應(yīng)的半衰期數(shù)據(jù)并非一成不變，而是會(huì)受到溫度因素的影響，對(duì)于一般的反應(yīng)，當(dāng)溫度上升時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)會(huì)升高，半衰期會(huì)相應(yīng)縮短，反之則會(huì)延長(zhǎng)。對(duì)于一些反應(yīng)，確定反應(yīng)的半衰期與溫度的關(guān)系，會(huì)有助于預(yù)測(cè)反應(yīng)機(jī)理。
非一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的半衰期會(huì)隨著起始狀態(tài)的變化而發(fā)生變化，隨時(shí)檢測(cè)反應(yīng)體系濃度的變化可以了解半衰期與起始狀態(tài)之間的聯(lián)系，從而了解一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)和表觀速率常數(shù)。
醫(yī)學(xué)
在藥代動(dòng)力學(xué)中，藥物在體內(nèi)的代謝過(guò)程按一級(jí)動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行，故而藥物在體內(nèi)也存在相對(duì)穩(wěn)定的半衰期，稱作藥物消除半衰期或血漿半衰期，其具體定義是藥物在生物體內(nèi)濃度下降一半所需要的時(shí)間。與核衰變以及化學(xué)反應(yīng)的半衰期不同，藥物在體內(nèi)代謝的半衰期受到較多因素的影響，不僅不同藥物在同一個(gè)體的消除半衰期不同，而且同一種藥物對(duì)于不同個(gè)體的消除半衰期也各不相同。甚至同一藥物對(duì)于同一個(gè)體，消除半衰期也會(huì)隨身體狀況和用藥情況而發(fā)生波動(dòng)，影響半衰期長(zhǎng)短的主要因素是人體內(nèi)負(fù)責(zé)代謝藥物的肝藥酶系統(tǒng)活性。準(zhǔn)確掌握個(gè)體對(duì)特定藥物的消除半衰期，可以有針對(duì)性地設(shè)計(jì)給藥方案，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化給藥。
除了消除半衰期，還有以藥物生理活性為判據(jù)的生物半衰期即藥物的生物效應(yīng)下降一半所消耗的時(shí)間。這一數(shù)據(jù)受到更多因素的影響，當(dāng)藥物活性與血藥濃度線性相關(guān)時(shí)，生物半衰期與消除半衰期直接相關(guān)，當(dāng)活性濃度關(guān)系較為復(fù)雜時(shí)，生物半衰期常會(huì)顯示出異常行為。
除了藥物代謝過(guò)程，控釋制劑的釋放以及一些藥物的吸收過(guò)程也遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，因此這些過(guò)程的半衰期也是非常重要的藥代動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。
計(jì)算公式
式中，M為反應(yīng)前原子核質(zhì)量，m為反應(yīng)后原子核質(zhì)量，t為反應(yīng)時(shí)間，T為半衰期。
部分原子半衰期
原子名稱 半衰期
釙（Po）215：0.0018秒
鍶（Sr）90：30年
釙（Po）216：0.16秒
銫（Cs）137：30年
鉍（Bi）212：1小時(shí)
鐳（Ra）226：1620年
鈉（Na）24：15小時(shí)
碳（C）14：5730年
碘（I）131：8天
钚（Pu）239：24000年
磷（P）32：14天
氯（Cl）36：400000年
鐵（Fe）59：90天
鈾（U）235：7.1億年
釙（Po）210：3月
鉀（K）40：13億年
鈷（Co）60：5年
鈾（U）238：45億年
氚（H3）：12年
應(yīng)該注意的是，并非經(jīng)過(guò)兩個(gè)半衰期，所有輻射都將消失。放射性是一種概率現(xiàn)象，每經(jīng)過(guò)一個(gè)半衰期，初始原子會(huì)消失50%，即輻射的危險(xiǎn)會(huì)降低一半，但還能延續(xù)很多個(gè)半衰期。只要還有最后一個(gè)原子沒(méi)衰變，放射性就不可能完全消失。不過(guò)通常來(lái)說(shuō)，在經(jīng)過(guò)30個(gè)半衰期后，輻射已減至原來(lái)的十億分之一，基本無(wú)法被探測(cè)到，也就沒(méi)有危害了。半衰期也不是一定的，如碘的半衰期為8天，并不是說(shuō)碘一過(guò)8天，原子數(shù)量就會(huì)減少50%，半衰期只是一種平均現(xiàn)象。
愛(ài)因斯坦定律
當(dāng)原子開始發(fā)生衰變，其數(shù)量會(huì)越來(lái)越少，衰變的速度也會(huì)因而減慢。例如一種原子的半衰期為一小時(shí)，一小時(shí)后其未衰變的原子會(huì)剩下原來(lái)的二分一，兩小時(shí)后會(huì)是四分一，三小時(shí)后會(huì)是八分一。
動(dòng)力學(xué)
半衰期次數(shù) | 剩余的量 |
0 | 100% |
1 | 50% |
2 | 25% |
3 | 12.5% |
4 | 6.25% |
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人們通常最關(guān)注的是一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的半衰期。所謂一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)是指反應(yīng)速率與體系中反應(yīng)物含量的一次方成正比的反應(yīng)。體系中反應(yīng)物的量隨時(shí)間變化的公式：
實(shí)際上，不只一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)有半衰期，其他動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的反應(yīng)也有半衰期，但是這些反應(yīng)的半衰期的數(shù)值都與體系的初始狀態(tài)相關(guān)，因而通常不是考查反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的重要參數(shù)。
對(duì)于一個(gè)n級(jí)反應(yīng)，半衰期的表達(dá)式為：
，其中，n為反應(yīng)級(jí)數(shù)。
藥理
藥物的半衰期一般指藥物在血漿中最高濃度降低一半所需的時(shí)間。例如一個(gè)藥物的半衰期（一般用表示）為6小時(shí)，那么過(guò)了6小時(shí)血藥物濃度為最高值的一半；再過(guò)6小時(shí)又減去一半；再過(guò)6小時(shí)又減去一半，血中濃度僅為最高濃度的1/8。
藥物的半衰期反映了藥物在體內(nèi)消除（排泄、生物轉(zhuǎn)化及儲(chǔ)存等）的速度，表示了藥物在體內(nèi)的時(shí)間與血藥濃度間的關(guān)系，它是決定給藥劑量、次數(shù)的主要依據(jù)，半衰期長(zhǎng)的藥物說(shuō)明它在體內(nèi)消除慢，給藥的間隔時(shí)間就長(zhǎng)；反之亦然。消除快的藥物，如給藥間隔時(shí)間太長(zhǎng)，血藥濃度太低，達(dá)不到治療效果。消除慢的藥物，如用藥過(guò)于頻敏，易在體內(nèi)蓄積引起中毒。
每一種藥物的半衰期各不一樣；即使是同一種藥物對(duì)于不同的個(gè)體其半衰期也不完全一樣；成人與兒童、老人、孕婦，健康人與病人，藥物半衰期也會(huì)有所不同。通常所指的藥物半衰期是一個(gè)平均數(shù)。肝腎功能不全的病人，藥物消除速度慢，半衰期便會(huì)相對(duì)延長(zhǎng)。如仍按原規(guī)定給藥，有引起中毒的危險(xiǎn)，這點(diǎn)必須特別注意。
根據(jù)半衰期的長(zhǎng)短給藥，可以保證血藥濃度維持在最適宜的治療濃度而又不致引起毒性反應(yīng)。常用的適宜方案是首次給以全負(fù)荷劑量，然后根據(jù)藥物半衰期間隔一定時(shí)間，再給以首次劑量的一半。例如磺胺嘧啶1克能在血中產(chǎn)生有效濃度，其半衰期為17小時(shí)，因此適宜方案是每日服兩次，首劑2克，以后1克一次。
但對(duì)一些半衰期過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)的藥物，如仍按半衰期給藥，前者可能給藥次數(shù)太頻；而后者血藥濃度波動(dòng)較大，甚或由于間隔時(shí)間太長(zhǎng)，易于遺忘給藥。
鑒于上述情況，對(duì)于素性不大的藥物，如半衰期過(guò)短，可以加大首次劑量，使其在間隔時(shí)間末段仍保持有效劑量。倘若藥物的治療指數(shù)小，半衰期又短，如去甲腎上腺素，一次注射僅維持幾分鐘，就必須采用靜脈滴注法給藥。倘若某藥物的半衰期大大超過(guò)24小時(shí)，則可采用首次劑量和每天服用維持量的方案。維持量的大小可以根據(jù)該藥首次劑量、每天給藥量和該藥的半衰期運(yùn)用公式計(jì)算而得。
經(jīng)濟(jì)學(xué)
在迪基-福勒檢驗(yàn)（Dickey-Fuller test）統(tǒng)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)中，真實(shí)匯率比率的回歸方程為
，半衰期（HALF-LIFE）常常作為衡量實(shí)際匯率受到影響變化后調(diào)節(jié)到新平衡點(diǎn)的過(guò)程時(shí)間。
例如
=0.99，問(wèn)半衰期多久？
計(jì)算方法為
,可以算出T=69，即實(shí)際匯率需要69個(gè)月來(lái)調(diào)節(jié)。
被引半衰期
期刊“被引半衰期”：指該期刊在統(tǒng)計(jì)當(dāng)年被引用的全部次數(shù)中，較新一半的引用數(shù)是在多長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)累計(jì)達(dá)到的。
參考資料
[1]
劉伙玉 . 基于CNKI的圖書、情報(bào)學(xué)與檔案學(xué)學(xué)科文獻(xiàn)半衰期分析 : 《圖書與情報(bào)》 ，2015-01
[2]
半衰期概念淺析 · 武漢大學(xué)研究生網(wǎng)[引用日期2021-09-30]
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫！
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