半衰期（半數原子核發(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
半數原子核發(fā)生衰變所需的時(shí)間
半衰期（Half-life）是指原子核有半數發(fā)生衰變時(shí)所需要的時(shí)間。隨著(zhù)放射的不斷進(jìn)行，放射強度將按指數曲線(xiàn)下降，放射性強度達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(cháng)短差別很大，短的遠小于一秒，長(cháng)的可達數百億年。
物理、化學(xué)、醫學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、文獻學(xué)等不同領(lǐng)域，半衰期的概念各不相同。譬如，醫學(xué)中，半衰期指藥物在生物體內濃度下降一半所需要的時(shí)間。文獻學(xué)中，期刊“被引半衰期”指：該期刊在統計當年被引用的全部次數中，較新一半的引用數是在多長(cháng)一段時(shí)間內累計達到的。
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)間內自發(fā)地發(fā)生衰變的次數，稱(chēng)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(chēng)為半衰期，符號為
。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，其放射性原子衰變至原來(lái)數量的一半所需的時(shí)間。半衰期越短，代表其原子越不穩定，每顆原子發(fā)生衰變的機會(huì )率也越高。由于一個(gè)原子的衰變是自然地發(fā)生，即不能預知何時(shí)會(huì )發(fā)生，因此會(huì )以機會(huì )率來(lái)表示。每顆原子衰變的機率大致相同，做實(shí)驗的時(shí)候，會(huì )使用千千萬(wàn)萬(wàn)的原子。
從統計意義上講，半衰期是指一個(gè)時(shí)間段T，在T這段時(shí)間內，一種元素的一種不穩定同位素原子發(fā)生衰變的概率為50%?！?0%的概率”是一個(gè)統計概念，僅對大量重復事件有意義。當原子數量“巨大”時(shí)，在T時(shí)間內，將會(huì )有50%的原子發(fā)生衰變，從數量上講就是有“一半的原子”發(fā)生衰變。在下一個(gè)T時(shí)間內，剩下未衰變的原子又會(huì )有50%發(fā)生衰變，以此類(lèi)推。但當原子的個(gè)數不再“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)數不一定是10個(gè)。
化學(xué)
只有符合一級動(dòng)力學(xué)的化學(xué)反應才具有穩定的半衰期數據，與核衰變不同的是，化學(xué)反應的半衰期數據并非一成不變，而是會(huì )受到溫度因素的影響，對于一般的反應，當溫度上升時(shí)，反應速率常數會(huì )升高，半衰期會(huì )相應縮短，反之則會(huì )延長(cháng)。對于一些反應，確定反應的半衰期與溫度的關(guān)系，會(huì )有助于預測反應機理。
非一級動(dòng)力學(xué)反應的半衰期會(huì )隨著(zhù)起始狀態(tài)的變化而發(fā)生變化，隨時(shí)檢測反應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)反應的反應級數和表觀(guān)速率常數。
醫學(xué)
在藥代動(dòng)力學(xué)中，藥物在體內的代謝過(guò)程按一級動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行，故而藥物在體內也存在相對穩定的半衰期，稱(chēng)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濃度下降一半所需要的時(shí)間。與核衰變以及化學(xué)反應的半衰期不同，藥物在體內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，而且同一種藥物對于不同個(gè)體的消除半衰期也各不相同。甚至同一藥物對于同一個(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(cháng)短的主要因素是人體內負責代謝藥物的肝藥酶系統活性。準確掌握個(gè)體對特定藥物的消除半衰期，可以有針對性地設計給藥方案，實(shí)現個(gè)體化給藥。
除了消除半衰期，還有以藥物生理活性為判據的生物半衰期即藥物的生物效應下降一半所消耗的時(shí)間。這一數據受到更多因素的影響，當藥物活性與血藥濃度線(xiàn)性相關(guān)時(shí)，生物半衰期與消除半衰期直接相關(guān)，當活性濃度關(guān)系較為復雜時(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)程也遵循一級反應動(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)數據。
計算公式
式中，M為反應前原子核質(zhì)量，m為反應后原子核質(zhì)量，t為反應時(shí)間，T為半衰期。
部分原子半衰期
原子名稱(chēng) 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%，即輻射的危險會(huì )降低一半，但還能延續很多個(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，原子數量就會(huì )減少50%，半衰期只是一種平均現象。
愛(ài)因斯坦定律
當原子開(kāi)始發(fā)生衰變，其數量會(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 | 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)注的是一級動(dòng)力學(xué)反應的半衰期。所謂一級動(dòng)力學(xué)反應是指反應速率與體系中反應物含量的一次方成正比的反應。體系中反應物的量隨時(shí)間變化的公式：
實(shí)際上，不只一級動(dòng)力學(xué)反應有半衰期，其他動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的反應也有半衰期，但是這些反應的半衰期的數值都與體系的初始狀態(tài)相關(guān)，因而通常不是考查反應動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的重要參數。
對于一個(gè)n級反應，半衰期的表達式為：
，其中，n為反應級數。
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消除（排泄、生物轉化及儲存等）的速度，表示了藥物在體內的時(shí)間與血藥濃度間的關(guān)系，它是決定給藥劑量、次數的主要依據，半衰期長(cháng)的藥物說(shuō)明它在體內消除慢，給藥的間隔時(shí)間就長(cháng)；反之亦然。消除快的藥物，如給藥間隔時(shí)間太長(cháng)，血藥濃度太低，達不到治療效果。消除慢的藥物，如用藥過(guò)于頻敏，易在體內蓄積引起中毒。
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。肝腎功能不全的病人，藥物消除速度慢，半衰期便會(huì )相對延長(cháng)。如仍按原規定給藥，有引起中毒的危險，這點(diǎn)必須特別注意。
根據半衰期的長(cháng)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。常用的適宜方案是首次給以全負荷劑量，然后根據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。
但對一些半衰期過(guò)短或過(guò)長(cháng)的藥物，如仍按半衰期給藥，前者可能給藥次數太頻；而后者血藥濃度波動(dòng)較大，甚或由于間隔時(shí)間太長(cháng)，易于遺忘給藥。
鑒于上述情況，對于素性不大的藥物，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該藥首次劑量、每天給藥量和該藥的半衰期運用公式計算而得。
經(jīng)濟學(xué)
在迪基-福勒檢驗（Dickey-Fuller test）統計學(xué)實(shí)驗中，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節到新平衡點(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)調節。
被引半衰期
期刊“被引半衰期”：指該期刊在統計當年被引用的全部次數中，較新一半的引用數是在多長(cháng)一段時(shí)間內累計達到的。
參考資料
[1]
劉伙玉 . 基于CNKI的圖書(shū)、情報學(xué)與檔案學(xué)學(xué)科文獻半衰期分析 : 《圖書(shū)與情報》 ，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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