- Калий-40
-
Калий-40
Схема распада К-40
Общие сведения Название, символ Калий-40, 40K Нейтронов 21 Протонов 19 Свойства нуклида Атомная масса 39,96399848(21)[1] а. е. м. Избыток массы −33 535,20(19)[1] кэВ Удельная энергия связи (на нуклон) 8 538,083(5)[1] кэВ Изотопная распространённость 0,0117(1) %[2] Период полураспада 1,248·109[2] лет Продукты распада 40Ar, 40Ca Спин и чётность ядра 4−[2] Канал распада Энергия распада β−-распад (~89,28 %) 1,31107(11)[1] МэВ EC (~10,72 %) 1,50469(19) МэВ Kа́лий-40 (лат. Kalium-40) — радиоактивный изотоп химического элемента калия с атомным номером 19 и массовым числом 40. Изотопная распространённость калия-40 в природе составляет 0,0117(1) %[2]. Удельная активность 1 грамма 40K равна 2,652·105 Бк.
Содержание
Образование и распад
Весь имеющийся на Земле калий-40 образовался одновременно с возникновением самой планеты и с тех пор постепенно распадался. Своим существованием на сегодняшний день нуклид обязан большому периоду полураспада (1,248·109 лет).
Распад калия-40 происходит по двум направлениям:
- β−-распад (вероятность 89,28 %):
- Захват электрона (вероятность 10,72 %):
Крайне редко (в 0.001% случаев) он распадается в 40Ar с излучением позитрона (β+) и нейтрино.
Биологическая роль
Калий-40 вынужденно присутствует в живых организмах наряду с другими изотопами калия. Концентрация этого элемента в питьевой воде составляет ~3·10−4 мг/л, что приводит к радиоактивности воды на уровне 2·10−12 Ки/л. Эта величина чрезвычайно мала и не ведёт к каким-либо вредным последствиям для организма.
Наличие калия-40 в теле человека обусловливает его природную радиоактивность на уровне 4-5 кБк в зависимости от массы. Это примерно 80-85 % всей радиоактивности организма. Оставшаяся часть исходит от изотопа 14С.
Калий-аргонное датирование
Отношение концентрации 40K к концентрации его продукта распада 40Ar используется для определения абсолютного возраста объектов методом так называемого калий-аргонного датирования. Суть этого метода состоит в следующем:
- При помощи известных постоянных β-распада и е-захвата считается относительная доля атомов 40K, превратившихся в 40Ar:
- Если 40K0 — изначальное количество атомов калия-40, а t — искомый возраст образца, то современное количество атомов 40K в измеряемом образце определяется формулой:
- Суммарное количество атомов 40Ar и 40Ca, образовавшихся за время t равно:
- Из соотношения же между постоянными распада следует, что:
- Сравнивая два последних уравнения, получаем связь между количеством атомов 40Ar и 40K в исследуемом образце:
- Решая получившееся уравнение относительно искомого времени t получаем формулу для определения возраста образца:
Примечания
- ↑ 1 2 3 4 G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.». Nuclear Physics A 729: 337—676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.
- ↑ 1 2 3 4 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
Категория:- Изотопы калия
Wikimedia Foundation. 2010.