A meia-vida é o tempo que uma substância ( molécula , medicamento ou outro) leva para perder metade de sua atividade farmacológica ou fisiológica. Usado por extensão no campo da radioatividade , a meia-vida, também chamada de período radioativo, é o tempo após o qual metade dos núcleos radioativos de uma fonte se desintegrou.
O termo meia-vida é freqüentemente mal interpretado: duas meias-vidas não correspondem à vida total do produto. A meia-vida é, de fato, a mediana da vida de um produto, ou seja, o tempo abaixo do qual permanece mais de 50% do produto e além do qual permanece menos de 50%. Em biologia ou bioquímica, a meia-vida às vezes é observada L 50 ou B 50 (50% da vida esperada). A meia-vida é diferente da vida média .
A meia-vida é medida em segundos (s). Meias-vidas maiores que 1000 s são frequentemente dadas em horas (h), dias (d), anos (a) ou múltiplos de anos (isto é, a menos que indicado de outra forma, o ano juliano : 1 a = 365,25 j = 31.557.600 s exatamente).
Em biologia , a meia-vida de uma enzima é o tempo que leva para a enzima perder metade de sua atividade específica devido à desnaturação e inativação.
Em farmacologia , a meia-vida se refere por extensão ao tempo necessário para que a concentração de uma substância contida em um sistema biológico seja reduzida à metade de seu valor inicial (por exemplo, a concentração de um fármaco no plasma sanguíneo ).
Este parâmetro varia ligeiramente de um indivíduo para outro, dependendo do processo de eliminação e do funcionamento relativo do indivíduo.
Na prática, considera-se que um medicamento deixa de ter efeito farmacológico após cinco a sete meias-vidas.
Para uma reação química, a noção de meia-vida é chamada de tempo de meia-reação .
Diferença entre meia-vida e meia-reaçãoEm um caso simples, por exemplo para a reação da equação A → P, a definição dada acima do tempo de meia-vida se aplica perfeitamente ao tempo de meia-reação. Por outro lado, no caso geral, essa definição está incorreta, conforme mostrado pelos dois exemplos a seguir:
Esses dois exemplos mostram que é necessária uma definição diferente do tempo de meia-reação do que aquela dada para o tempo de meia-vida. A definição geralmente dada é: "O tempo de meia-reação é o tempo ao final do qual a metade do avanço final é atingida". Em termos menos científicos, é o tempo após o qual se atinge metade da evolução possível, ou mesmo, o tempo em que metade do que deve ser feito é feito.
IUPAC dá a seguinte definição
" Para uma dada reação, a meia-vida t1 / 2 de um reagente é o tempo necessário para sua concentração atingir um valor que é a média aritmética de seus valores inicial e final (equilíbrio). "
Para uma dada reação, o tempo de meia-reação t1 / 2 de um reagente é o tempo em que sua concentração atinge o valor que é a média aritmética entre sua concentração no estado inicial e aquela no estado final (na balança).
Caso de reações de ordem 1Se as reações de ordem 1 são interessantes porque metade do tempo de reação é independente das condições iniciais. A lei da velocidade (para a equação A → P) é
velocidade = -d [A] / dt = k [A] (onde k é a constante de velocidade)
O tempo de meia reação é τ 1/2 = ln (2) / k
O fato de o tempo de meia reação ser independente da concentração inicial é característico de ordem 1.
Caso de outras reaçõesAs reações que não são da ordem 1 têm um tempo de meia reação que depende da concentração inicial.
O tempo de meia-reação, no caso de cinética de ordem 2, cuja lei de velocidade é da forma
taxa de reação = k [A] 2
o tempo de meia reação é τ 1/2 = [A] 0 / k
O tempo de meia-reação, no caso de cinética de ordem 0, cuja lei de velocidade é da forma
taxa de reação = k
o tempo de meia-reação é τ 1/2 = [A] 0 / 2k
O caso de algumas moléculas que apresentam baixa estabilidade e que se decompõem, geralmente transformando-se em outras espécies moleculares, resulta na equação A → P. Nesse caso, a definição de meia-vida equivale à definição de avanço. Essa decomposição não é instantânea, mas faz com que a quantidade de moléculas diminua em função do tempo, o tempo de meia-reação caracteriza essa diminuição, indicando o tempo no final do qual a quantidade de moléculas é reduzida à metade. Esta meia-vida molecular depende da temperatura .
Em física , a meia-vida (ou período) de um isótopo radioativo é o tempo após o qual metade dos núcleos desse isótopo inicialmente presente se desintegrou . Se não houver outra criação de tais núcleos (como produtos de uma reação nuclear ou da decadência de outros radioisótopos ), este também é o tempo após o qual o número de núcleos do isótopo considerado foi reduzido à metade.
O decaimento de uma partícula é “totalmente aleatório”, ou seja, sua probabilidade de decaimento é uniforme no futuro, e depende apenas da duração do intervalo futuro considerado. A taxa de proporcionalidade temporal é observada . A probabilidade de a partícula decair entre tempos futuros e, portanto, vale:
É também a probabilidade de que o tempo de vida de uma partícula seja igual a (uma vez que existe no momento e não existe mais em ):
Isso também descreve sistemas que exibem uma taxa de falha instantânea constante, ou seja, falha sem fraqueza juvenil, desgaste ou efeito de memória, como componentes eletrônicos.
Na escala de uma população de partículas (ou sistemas), a lei da decadência (ou falha) é, portanto, escrita:
ou :
é a população atual ; ( Letra grega lambda ) é uma constante homogênea ao inverso de um tempo (é expressa em s −1 , a −1 , etc. ); no contexto da radioatividade , é chamada de constante de decaimento .Resolver esta equação diferencial revela uma função exponencial decrescente :
em que é a concentração no momento inicial.A meia-vida (anotada ) é definida como sendo o instante em que temos:
Então nós temos :
|
é
de onde
Se é o tempo de vida de uma partícula, também temos, pela simples aplicação da definição de probabilidades dada acima:
Observação importante: O tempo de vida médio da partícula - observado: - não deve ser confundido com a meia-vida, observado:
|
O número de partículas vivas ao longo do tempo é escrito:
O número de partículas que morrem durante o intervalo de tempo e é , contado negativamente:
Essas partículas viveram durante o tempo, portanto, a vida útil média das partículas é igual a:
Notamos que:
de onde :
Nem todos os sistemas seguem uma lei exponencial. Em particular, a taxa de falha instantânea não tem razão para ser uniforme:
Em todos os casos, a meia-vida t 1/2 permanece igual à mediana.
Lei | Função de sobrevivência R ( t ) = N ( t ) / N 0 |
Vida média τ = t |
Meia-vida t 1/2 = L 50 = B 50 |
---|---|---|---|
Exponencial | exp (-λ t ) | 1 / λ | ln (2) / λ |
Normal | µ | µ | |
Log normal | exp (μ + σ 2 /2) | exp (μ) | |
Weibull | λΓ (1 + 1 / β) | λln (2) 1 / β | |
Χ 2 | k | ≈ k - 2/3 | |
Logística | µ | µ | |
Logística | α |