Calcular la desintegración radiactiva y el periodo de semidesintegración
Escribe tres de los cuatro datos: cantidad inicial, cantidad que queda, periodo de semidesintegración y tiempo. La cantidad puede ir en gramos, núcleos o porcentaje, y los tiempos en cualquier unidad, siempre la misma.
En resumen
La cantidad que queda de una sustancia radiactiva es N = N₀ · (1/2)^(t / T½): cada periodo de semidesintegración se reduce a la mitad. De 100 g de carbono-14 (T½ = 5730 años), al cabo de 11.460 años (dos periodos) quedan 25 g.
Ley de la desintegración radiactiva
- N: cantidad que queda (núcleos, gramos o actividad).
- N₀: cantidad inicial, en la misma unidad.
- t: tiempo transcurrido.
- T½: periodo de semidesintegración, en la misma unidad de tiempo que t.
- λ: constante de desintegración, y e: el número e (≈ 2,718).
El periodo de semidesintegración T½ (o semivida) es el tiempo en que se desintegra la mitad de los núcleos. Tras un periodo queda el 50 %; tras dos, el 25 %; tras tres, el 12,5 %; tras diez, menos del 0,1 %.
Ejemplos resueltos
100 g de carbono-14 (T½ = 5730 años) al cabo de 10 000 años
N = 100 · (1/2)^(10 000 / 5730) ≈ 29,8 g.
Probar este ejemplo80 mg de yodo-131 (T½ = 8 días) al cabo de 24 días
Son 3 periodos: 80 → 40 → 20 → 10 mg.
Probar este ejemploUn hueso conserva el 25 % de su carbono-14. ¿Qué antigüedad tiene?
El 25 % es la mitad de la mitad: 2 periodos, 2 · 5730 = 11 460 años.
Probar este ejemploVida media y constante λ
Ojo: «vida media» (τ) y «periodo de semidesintegración» (T½) no son lo mismo, aunque a menudo se confunden. La vida media es el tiempo medio que sobrevive un núcleo, un 44 % mayor que T½.
Datación con carbono-14
Los seres vivos tienen una proporción fija de C-14 que empieza a desintegrarse al morir. Si un hueso conserva el 30 % del C-14 original, han pasado 5730 · log₂(100 / 30) ≈ 9953 años.
Periodos de algunos isótopos
| Carbono-14 | 5730 años |
|---|---|
| Uranio-238 | 4468 millones de años |
| Plutonio-239 | 24 110 años |
| Cesio-137 | 30,1 años |
| Estroncio-90 | 28,8 años |
| Yodo-131 | 8,02 días |
| Radón-222 | 3,82 días |
| Tecnecio-99m | 6,01 horas |
Un poco de historia
Henri Becquerel descubrió la radiactividad en 1896 con sales de uranio, y Marie y Pierre Curie encontraron el polonio y el radio en 1898. En 1902, Ernest Rutherford y Frederick Soddy explicaron que los átomos radiactivos se transforman en otros elementos, y Rutherford introdujo el periodo de semidesintegración.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la desintegración radiactiva?
N = N₀ · e^(−λ · t) o, con el periodo de semidesintegración, N = N₀ · (½)^(t / T½), donde λ = ln 2 / T½. De 100 g de carbono-14 (T½ = 5730 años) quedan unos 29,8 g al cabo de 10 000 años.
¿Cómo se calcula cuánto queda de una sustancia radiactiva?
Con N = N₀ · (1/2)^(t / T½). De 100 g de C-14 (T½ = 5730 años), al cabo de 10 000 años quedan 29,8 g.
¿Cómo se calcula la edad con el carbono-14?
Con t = 5730 · ln(N₀ / N) / ln 2, donde N / N₀ es la fracción de C-14 que queda. Si queda la mitad, 5730 años; si queda la cuarta parte, 11 460.
¿Es lo mismo vida media que periodo de semidesintegración?
No. El periodo de semidesintegración es el tiempo en que se reduce a la mitad; la vida media es 1/λ, unas 1,443 veces mayor. En muchos textos se llama vida media al periodo, así que conviene fijarse en la definición.
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