El potasio-40 ( 40 K ) es un isótopo radiactivo del potasio que tiene una vida media prolongada de 1,251 × 10 9 años. Constituye el 0,012% (120 ppm ) de la cantidad total de potasio que se encuentra en la naturaleza.
General | |
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Símbolo | 40 K |
Nombres | potasio-40, K-40 |
Protones | 19 |
Neutrones | 21 |
Datos de nucleidos | |
Abundancia natural | 0,0117 (1)% |
Media vida | 1.251 (3) × 10 9 y |
Isótopos parentales | Primordial |
Productos de descomposición | 40 Ca (β - ) 40 Ar (EC, γ; β + ) |
Masa de isótopos | 39,96399848 (21) u |
Girar | 4 - |
Exceso de energia | −33 505 keV |
Energía de unión | 341 523 keV |
Modos de decaimiento | |
Modo de decaimiento | Energía de desintegración ( MeV ) |
β - | 1.31109 |
EC , γ | 1,5049 |
Isótopos de potasio Tabla completa de nucleidos |
El potasio-40 es un raro ejemplo de un isótopo que sufre ambos tipos de desintegración beta . En aproximadamente el 89,28% de los eventos, se desintegra a calcio-40 ( 40 Ca) con la emisión de una partícula beta (β - , un electrón ) con una energía máxima de 1,31 MeV y un antineutrino . En aproximadamente el 10,72% de los eventos, se desintegra a argón-40 ( 40 Ar) por captura de electrones (EC), con la emisión de un neutrino y luego un rayo gamma de 1.460 MeV . [1] La desintegración radiactiva de este isótopo en particular explica la gran abundancia de argón (casi el 1%) en la atmósfera de la Tierra , así como la prevalencia de 40 Ar sobre otros isótopos . Muy raramente (0,001% de los eventos), decae a 40 Ar emitiendo un positrón (β + ) y un neutrino. [2]
Datación por potasio-argón
El potasio-40 es especialmente importante en la datación potasio-argón (K-Ar). El argón es un gas que normalmente no se combina con otros elementos. Entonces, cuando se forma un mineral , ya sea a partir de roca fundida o de sustancias disueltas en agua, inicialmente estará libre de argón, incluso si hay algo de argón en el líquido. Sin embargo, si el mineral contiene potasio, la desintegración del isótopo 40 K presente creará argón-40 fresco que permanecerá encerrado en el mineral. Dado que se conoce la velocidad a la que se produce esta conversión, es posible determinar el tiempo transcurrido desde que se formó el mineral midiendo la proporción de átomos de 40 K y 40 Ar contenidos en él.
El argón que se encuentra en la atmósfera de la Tierra es 99,6% 40 Ar; mientras que el argón en el Sol, y presumiblemente en el material primordial que se condensó en los planetas, es principalmente de 36 Ar , con menos del 15% de 38 Ar. De ello se deduce que la mayor parte del argón terrestre se deriva del potasio-40 que se descompuso en argón-40, que finalmente escapó a la atmósfera.
Contribución a la radiactividad natural
La desintegración radiactiva de 40 K en el manto de la Tierra ocupa el tercer lugar, después de 232 Th y 238 U , como fuente de calor radiogénico . Es probable que el núcleo también contenga fuentes radiogénicas, aunque se desconoce cuánto. Se ha propuesto que los niveles altos de U, Th y K pueden provocar una radiactividad significativa en el núcleo (1 a 2 TW) [3] [4]
El potasio-40 es la mayor fuente de radiactividad natural en animales, incluidos los seres humanos. Un cuerpo humano de 70 kg contiene aproximadamente 140 gramos de potasio, por lo tanto, aproximadamente 0,000117 × 140 = 0,0164 gramos de 40 K; cuya decadencia produce unas 4.300 desintegraciones por segundo ( becquerel ) de forma continua a lo largo de la vida del organismo. [5] [6]
Dosis equivalente de plátano
El potasio-40 es famoso por su uso en la dosis equivalente de plátano , una unidad de medida informal, utilizada principalmente en entornos educativos generalizados, para comparar las dosis radiactivas con la cantidad recibida al consumir un plátano . En general, se acepta que la dosis radiactiva de consumir un plátano es de 10 a 7 Sievert, o 0,1 microsievert, que es el 1% de la ingesta radiactiva diaria promedio de un estadounidense. [7]
Ver también
Notas
- ^ Este fotón se llamaría radiografía si se emite desde un electrón. En física nuclear, es común nombrar los fotones según su origen en lugar de su energía, los fotones de alta energía producidos por transiciones eléctricas se denominan "rayos X" mientras que los emitidos por núcleos atómicos se denominan " rayos gamma " independientemente de su energía.
- ^ Engelkemeir, DW; Flynn, KF; Glendenin, LE (1962). "Emisión de positrones en la desintegración de K 40 ". Revisión física . 126 (5): 1818. Código Bibliográfico : 1962PhRv..126.1818E . doi : 10.1103 / PhysRev.126.1818 .
- ^ Wohlers, A .; Madera, BJ (2015). "Un componente similar al mercurio de la Tierra primitiva produce uranio en el núcleo y el manto alto 142 Nd" . Naturaleza . 520 (7547): 337–340. Código Bib : 2015Natur.520..337W . doi : 10.1038 / nature14350 . PMC 4413371 . PMID 25877203 .
- ^ Murthy, V. Rama; Van Westrenen, Wim; Fei, Yingwei (2003). "Evidencia experimental de que el potasio es una importante fuente de calor radiactivo en los núcleos planetarios". Naturaleza . 423 (6936): 163–5. Código Bibliográfico : 2003Natur.423..163M . doi : 10.1038 / nature01560 . PMID 12736683 .
- ^ El número de desintegraciones radiactivas por segundo en una masa dada de 40 K es el número de átomos en esa masa, dividido por la vida media de unátomo de 40 K en segundos. El número de átomos en un gramo de 40 K es el número de Avogadro 6.022 × 10 23 (el número de átomos por mol ) dividido por el peso atómico del potasio-40 (39,96 gramos por mol), que es aproximadamente 0,1507 × 10 23 por gramo. . Como en cualquier decaimiento exponencial , la vida media es la vida media dividida por el logaritmo natural de 2, o aproximadamente 56,82 × 10 15 segundos.
- ^ Bin Samat, S .; Green, S .; Beddoe, AH (1997). "La actividad de 40 K de un gramo de potasio". Física en Medicina y Biología . 42 (2): 407-13. Código Bibliográfico : 1997PMB .... 42..407S . doi : 10.1088 / 0031-9155 / 42/2/012 . PMID 9044422 .
- ^ https://www.radiation-dosimetry.org/what-is-banana-equivalent-dose-bed-definition/
Referencias
- Tabla de isótopos radiactivos, K-40
- Búsqueda de datos nucleares de Lund / LBNL
enlaces externos
- Sección de potasio-40, hojas de datos radiológicos y químicos para respaldar los análisis de riesgos para la salud en áreas contaminadas
Encendedor: potasio-39 | El potasio-40 es un isótopo de potasio. | Más pesado: potasio-41 |
Producto de descomposición de: - | Cadena de desintegración del potasio-40 | Se descompone a: argón-40 , calcio-40 , estable |