Kärnkemi: halveringstider och radioaktivt Dating

August 4

Forskare ser på halveringstid dämpfaktorer radioaktiva isotoper för att uppskatta när en viss atom kan förfalla. En användbar tillämpning av halveringstider är radioaktiv datering. Detta har att göra med att räkna ut en ålder av gamla saker.

Om du kunde titta på en enda atom av en radioaktiv isotop, U-238, till exempel, skulle du inte kunna förutsäga när just den atom kan förfalla. Det kan ta en millisekund, eller det kan ta ett sekel. Det finns helt enkelt inget sätt att berätta.

Men om du har en tillräckligt stor prov, börjar ett mönster växa fram. Det tar en viss tid för halv atomerna i ett prov att sönderfalla. Det tar sedan samma tid för halva återstående radioaktiva atomerna att sönderfalla, och samma mängd tid för hälften av dem kvar radioaktiva atomer att förfalla, och så vidare. Denna process visas i följande tabell.

Half-Life Decay av en radioaktiv isotop
HALVERINGSTID Procent av radioaktiv isotop Återstående
0 100,00
1 50,00
2 25,00
3 12,50
4 6,25
5 3,12
6 1,56
7 0,78
8 0,39
9 0,19
10 0,09

Den tid det tar för en halva av ett prov att sönderfalla kallas halveringstiden av isotopen, och det har gett symbolen:

Kärnkemi: halveringstider och radioaktivt Dating

Det är viktigt att inse att halveringstiden sönderfall av radioaktiva isotoper inte linjär. Till exempel kan du inte hitta det återstående beloppet för en isotop som 7.5 halveringstider genom att hitta mittpunkten mellan 7 och 8 halveringstider. Detta förfall är ett exempel på en exponentiellt avtagande, som visas på bilden nedan.

Kärnkemi: halveringstider och radioaktivt Dating

Sönderfallet av en radioaktiv isotop.

Säker hantering av radioaktivt material

Att veta om halveringstider är viktigt eftersom det gör att du kan avgöra när ett prov av radioaktivt material är säker att hantera. Regeln är att ett prov är säker när dess radioaktivitet har sjunkit under detektionsgränser. Och som inträffar vid 10 halveringstider.

Så, om radioaktivt jod-131 (som har en halveringstid på 8 dagar) injiceras i kroppen för att behandla sköldkörtelcancer, det ska vara "borta" i 10 halveringstider, eller 80 dagar.

Det här är viktigt att veta när man använder radioaktiva isotoper som medicinska spårämnen, som tas in i kroppen för att tillåta läkare att spåra en väg eller hitta en blockering, eller i cancerbehandlingar. De måste vara aktiv tillräckligt länge för att behandla tillståndet, men de bör också ha en tillräckligt kort halveringstid, så att de inte skadar friska celler och organ.

Radioaktivt datering

Radioaktivt dejting är till hjälp för att räkna ut en ålder av gamla saker. Kol-14 (C-14), en radioaktiv isotop av kol, produceras i den övre atmosfären genom kosmisk strålning. Den primära kolinnehållande förening i atmosfären är koldioxid, och en mycket liten mängd koldioxid innehåller C-14.

Växter absorberar C-14 under fotosyntesen, så C-14 införlivas i den cellulära strukturen hos växter. Växter är sedan äts av djur, vilket gör C-14 en del av den cellulära strukturen hos alla levande ting.

Så länge som en organism lever, den mängd C-14 i sin cellstruktur förblir konstant. Men när organismen dör, mängden C-14 börjar att minska. Forskarna vet halveringstiden för C-14 (5730 år), så att de kan räkna ut hur länge sedan organismen dog.

Kol-14-datering kan bara användas för att bestämma åldern på något som var en gång i livet. Det kan inte användas för att bestämma åldern på en måne sten eller en meteorit. För nonliving ämnen, forskare använder andra isotoper, såsom kalium-40.