La actividad específica es la actividad por cantidad de un radionúclido y es una propiedad física de ese radionúclido. [1] [2]
Actividad | |
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Símbolos comunes | A |
Unidad SI | becquerel |
Otras unidades | rutherford , curie |
En unidades base SI | s −1 |
Actividad específica | |
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Símbolos comunes | a |
Unidad SI | becquerel por kilogramo |
Otras unidades | rutherford por gramo , curie por gramo |
En unidades base SI | s −1 kg −1 |
La actividad es una cantidad (cuya unidad SI es el becquerel ) relacionada con la radiactividad . [3] El becquerel (Bq) se define como el número de transformaciones radiactivas por segundo que ocurren en un radionúclido particular. La unidad de actividad más antigua que no pertenece al SI es el curie (Ci), que es3,7 × 10 10 transformaciones por segundo.
Dado que la probabilidad de desintegración radiactiva para un radionúclido dado es una cantidad física fija (con algunas ligeras excepciones, consulte las tasas de desintegración cambiantes ), el número de desintegraciones que ocurren en un tiempo dado de un número específico de átomos de ese radionúclido también es un valor fijo. cantidad física (si hay un número suficiente de átomos para ignorar las fluctuaciones estadísticas).
Por tanto, la actividad específica se define como la actividad por cantidad de átomos de un radionúclido particular. Suele expresarse en unidades de Bq / kg, pero otra unidad de actividad comúnmente utilizada es el curie (Ci) que permite definir la actividad específica en Ci / g. La cantidad de actividad específica no debe confundirse con el nivel de exposición a la radiación ionizante y, por lo tanto, la exposición o la dosis absorbida. La dosis absorbida es la cantidad importante para evaluar los efectos de las radiaciones ionizantes en los seres humanos.
Formulación
Relación entre λ y T 1/2
La radiactividad se expresa como la tasa de desintegración de un radionúclido particular con constante de desintegración λ y el número de átomos N :
La solución integral se describe mediante decaimiento exponencial :
donde N 0 es la cantidad inicial de átomos en el tiempo t = 0.
La vida media T 1/2 se define como el tiempo que tarda la mitad de una cantidad determinada de átomos radiactivos en sufrir desintegración radiactiva:
Tomando el logaritmo natural de ambos lados, la vida media viene dada por
Por el contrario, la constante de desintegración λ se puede derivar de la vida media T 1/2 como
Cálculo de actividad específica
La masa del radionúclido viene dada por
donde M es la masa molar del radionúclido y N A es la constante de Avogadro . En la práctica, el número de masa A del radionúclido está dentro de una fracción del 1% de la masa molar expresada en g / mol y puede usarse como una aproximación.
La radiactividad específica a se define como radiactividad por unidad de masa del radionúclido:
Por tanto, la radiactividad específica también se puede describir mediante
Esta ecuación se simplifica a
Cuando la unidad de vida media está en años en lugar de segundos:
Ejemplo: actividad específica de Ra-226
Por ejemplo, la radiactividad específica del radio-226 con una vida media de 1600 años se obtiene como
Este valor derivado del radio-226 se definió como la unidad de radiactividad conocida como curie (Ci).
Cálculo de la vida media de una actividad específica.
La actividad específica medida experimentalmente se puede utilizar para calcular la vida media de un radionúclido.
Donde la constante de desintegración λ está relacionada con la radiactividad específica a mediante la siguiente ecuación:
Por lo tanto, la vida media también se puede describir mediante
Ejemplo: vida media de Rb-87
Un gramo de rubidio-87 y una tasa de conteo de radiactividad que, después de tener en cuenta los efectos de ángulo sólido , es consistente con una tasa de desintegración de 3200 desintegraciones por segundo, corresponde a una actividad específica de3,2 × 10 6 Bq / kg . La masa atómica del rubidio es 87 g / mol, por lo que un gramo es 1/87 de un mol. Conectando los números:
Ejemplos de
Isótopo | Media vida | Masa de 1 curie | Actividad específica (Ci / g) |
---|---|---|---|
232 mil | 1.405 × 10 10 años | 9,1 toneladas | 1,1 × 10 −7 (110 000 pCi / g, 0,11 μCi / g) |
238 U | 4.471 × 10 9 años | 2.977 toneladas | 3,4 × 10 −7 (340 000 pCi / g, 0,34 μCi / g) |
40 K | 1,25 × 10 9 años | 140 kilogramos | 7,1 × 10 −6 (7,100,000 pCi / g, 7,1 μCi / g) |
235 U | 7.038 × 10 8 años | 463 kilogramos | 2,2 × 10 −6 (2,160,000 pCi / g, 2,2 μCi / g) |
129 Yo | 15,7 × 10 6 años | 5,66 kilogramos | 0,00018 |
99 Tc | 211 × 10 3 años | 58 g | 0,017 |
239 Pu | 24,11 × 10 3 años | 16 g | 0.063 |
240 Pu | 6563 años | 4,4 g | 0,23 |
14 C | 5730 años | 0,22 g | 4.5 |
226 Ra | 1601 años | 1,01 g | 0,99 |
241 am | 432,6 años | 0,29 g | 3,43 |
238 Pu | 88 años | 59 magnesio | 17 |
137 C | 30,17 años | 12 mg | 83 |
90 Sr | 28,8 años | 7,2 mg | 139 |
241 Pu | 14 años | 9,4 magnesio | 106 |
3 H | 12,32 años | 104 μg | 9,621 |
228 Ra | 5,75 años | 3,67 magnesio | 273 |
60 Co | 1925 días | 883 μg | 1,132 |
210 Po | 138 días | 223 μg | 4.484 |
131 Yo | 8.02 días | 8 μg | 125 000 |
123 yo | 13 horas | 518 ng | 1.930.000 |
212 Pb | 10,64 horas | 719 ng | 1.390.000 |
Aplicaciones
La actividad específica de los radionucleidos es particularmente relevante a la hora de seleccionarlos para la producción de fármacos terapéuticos, así como para inmunoensayos u otros procedimientos de diagnóstico, o para evaluar la radiactividad en determinados entornos, entre otras varias aplicaciones biomédicas. [4] [5] [6] [7] [8] [9]
Cantidad | Unidad | Símbolo | Derivación | Año | Equivalencia SI |
---|---|---|---|---|---|
Actividad ( A ) | becquerel | Bq | s −1 | 1974 | Unidad SI |
curie | Ci | 3,7 × 10 10 s −1 | 1953 | 3,7 × 10 10 Bq | |
rutherford | Rd | 10 6 s −1 | 1946 | 1.000.000 Bq | |
Exposición ( X ) | culombio por kilogramo | C / kg | C⋅kg −1 de aire | 1974 | Unidad SI |
Röntgen | R | esu / 0.001293 g de aire | 1928 | 2,58 × 10 −4 C / kg | |
Dosis absorbida ( D ) | gris | Gy | J ⋅kg −1 | 1974 | Unidad SI |
ergio por gramo | ergio / g | erg⋅g −1 | 1950 | 1,0 × 10 −4 Gy | |
rad | rad | 100 ergg −1 | 1953 | 0,010 Gy | |
Dosis equivalente ( H ) | sievert | SV | J⋅kg −1 × W R | 1977 | Unidad SI |
hombre equivalente de röntgen | movimiento rápido del ojo | 100 erg⋅g −1 x W R | 1971 | 0,010 Sv | |
Dosis efectiva ( E ) | sievert | SV | J⋅kg −1 × W R × W T | 1977 | Unidad SI |
hombre equivalente de röntgen | movimiento rápido del ojo | 100 erg⋅g −1 × W R × W T | 1971 | 0,010 Sv |
Referencias
- ^ Breeman, Wouter AP; Jong, Marion; Visser, Theo J .; Erion, Jack L .; Krenning, Eric P. (2003). "Optimización de las condiciones para el radiomarcaje de péptidos DOTA con 90 Y, 111 In y 177 Lu en actividades específicas altas". Revista Europea de Medicina Nuclear e Imágenes Moleculares . 30 (6): 917–920. doi : 10.1007 / s00259-003-1142-0 . ISSN 1619-7070 . PMID 12677301 .
- ^ de Goeij, JJM; Bonardi, ML (2005). "¿Cómo definimos los conceptos actividad específica, concentración radiactiva, portador, sin portador y sin portador añadido?". Revista de Química Radioanalítica y Nuclear . 263 (1): 13-18. doi : 10.1007 / s10967-005-0004-6 . ISSN 0236-5731 .
- ^ "Unidades SI para radiaciones ionizantes: becquerel" . Resoluciones de la 15ª CGPM (Resolución 8). 1975 . Consultado el 3 de julio de 2015 .
- ^ Duursma, EK "Actividad específica de radionucleidos absorbidos por sedimentos marinos en relación con la composición del elemento estable". Contaminación radiactiva del medio marino (1973): 57–71.
- ^ Wessels, Barry W. (1984). "Selección de radionúclidos y cálculos de dosis absorbida modelo para anticuerpos asociados a tumores radiomarcados". Física Médica . 11 (5): 638–645. Código bibliográfico : 1984MedPh..11..638W . doi : 10.1118 / 1.595559 . ISSN 0094-2405 . PMID 6503879 .
- ^ I. Weeks, I. Beheshti, F. McCapra, AK Campbell, JS Woodhead (agosto de 1983). "Ésteres de acridinio como etiquetas de alta actividad específica en inmunoensayo". Química clínica . 29 (8): 1474–1479. doi : 10.1093 / clinchem / 29.8.1474 . PMID 6191885 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ Neves, M .; Kling, A .; Lambrecht, RM (2002). "Producción de radionúclidos para radiofármacos terapéuticos". Radiación aplicada e isótopos . 57 (5): 657–664. doi : 10.1016 / S0969-8043 (02) 00180-X . ISSN 0969-8043 . PMID 12433039 .
- ^ Mausner, Leonard F. (1993). "Selección de radionucleidos para radioinmunoterapia". Física Médica . 20 (2): 503–509. Código Bibliográfico : 1993MedPh..20..503M . doi : 10.1118 / 1.597045 . ISSN 0094-2405 . PMID 8492758 .
- ^ Murray, AS; Marten, R .; Johnston, A .; Martin, P. (1987). "Análisis de radionúclidos naturales [ sic ] en concentraciones ambientales por espectrometría gamma". Revista de artículos de química radioanalítica y nuclear . 115 (2): 263–288. doi : 10.1007 / BF02037443 . ISSN 0236-5731 .
Otras lecturas
- Fetter, Steve; Cheng, ET; Mann, FM (1990). "Residuos radiactivos a largo plazo de reactores de fusión: Parte II". Ingeniería y Diseño de Fusión . 13 (2): 239–246. CiteSeerX 10.1.1.465.5945 . doi : 10.1016 / 0920-3796 (90) 90104-E . ISSN 0920-3796 .
- Holanda, Jason P .; Sheh, Yiauchung; Lewis, Jason S. (2009). "Métodos estandarizados para la producción de circonio-89 de alta actividad específica" . Medicina y Biología Nuclear . 36 (7): 729–739. doi : 10.1016 / j.nucmedbio.2009.05.007 . ISSN 0969-8051 . PMC 2827875 . PMID 19720285 .
- McCarthy, Deborah W .; Shefer, Ruth E .; Klinkowstein, Robert E .; Bass, Laura A .; Margeneau, William H .; Cutler, Cathy S .; Anderson, Carolyn J .; Welch, Michael J. (1997). "Producción eficiente de 64 Cu de alta actividad específica utilizando un ciclotrón biomédico". Medicina y Biología Nuclear . 24 (1): 35–43. doi : 10.1016 / S0969-8051 (96) 00157-6 . ISSN 0969-8051 . PMID 9080473 .