Kjernekjemi: halveringstider og Radioaktivt Dating

May 10  by Eliza

Forskere ser på halveringstid forfallet forekomst av radioaktive isotoper å anslå når en bestemt atom kan forfalle. En nyttig anvendelse av halveringstider er radioaktivt dating. Dette har å gjøre med å finne ut en alder av gamle ting.

Hvis du kunne se på et enkelt atom av en radioaktiv isotop, U-238, for eksempel, ville du ikke være i stand til å forutsi når det bestemt atom kan forfalle. Det kan ta et millisekund, eller det kan ta et århundre. Det er rett og slett ingen måte å fortelle.

Men hvis du har en stor nok prøve, begynner et mønster å dukke opp. Det krever en viss tid for halv atomene i en prøve til forråtnelse. Det tar da like mye tid for halvparten av de gjenværende radioaktive atomene å forfalle, og samme mengde tid for halvparten av de resterende radioaktive atomer å forfalle, og så videre. Denne prosessen er vist i den følgende tabell.

Half-Life Decay av en radioaktiv isotop
Half-Life Prosent av radioaktiv isotop Gjenværende
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 tiden det tar før halvparten av en prøve til nedbrytning kalles halveringstiden til isotopen, og det er gitt symbol:

Kjernekjemi: halveringstider og Radioaktivt Dating


Det er viktig å innse at halveringstiden nedbrytning av radioaktive isotoper ikke er lineær. For eksempel kan du ikke finne det resterende beløpet av en isotop som 7,5 halveringstider ved å finne midtpunktet mellom 7 og 8 halveringstider. Denne nedbrytning er et eksempel på en eksponensiell nedbrytning, vist i figuren nedenfor.

Kjernekjemi: halveringstider og Radioaktivt Dating

Nedbrytning av en radioaktiv isotop.

Sikker håndtering av radioaktivt materiale

Vel vitende om halveringstider er viktig fordi det lar deg bestemme når en prøve av radioaktivt materiale er trygt å håndtere. Regelen er at en prøve er trygg når dens radioaktivitet har sunket under deteksjonsgrenser. Og som forekommer ved 10 halveringstider.

Så, hvis radioaktivt jod-131 (som har en halveringstid på 8 dager) injiseres inn i kroppen for å behandle kreft i skjoldbruskkjertelen, vil det være "borte" i 10 halveringstider, eller 80 dager.

Dette ting er viktig å vite når du bruker radioaktive isotoper som medisinsk tracere, som er tatt inn i kroppen for å tillate leger å spore en sti eller finne en blokkering, eller i behandlingen av kreft. De trenger å være aktiv lenge nok til å behandle tilstanden, men de bør også ha en kort nok halveringstid, slik at de ikke skader friske celler og organer.

Radioaktivt dating

Radioaktivt dating er nyttig for å finne ut alder av gamle ting. Karbon-14 (C-14), en radioaktiv isotop av karbon, er produsert i den øvre atmosfære ved kosmisk stråling. Den primære karbonholdige forbindelse i atmosfæren er karbondioksyd og en svært liten mengde karbondioksid inneholder C-14.

Plantene absorberer C-14 under fotosyntesen, slik at C-14 er innlemmet i den cellulære struktur av planter. Planter er så spist av dyr, noe som gjør C-14 en del av cellestruktur av alle levende ting.

Så lenge en organisme er i live, mengden av C-14 i sin cellestruktur forblir konstant. Men når organismen dør, begynner mengden av C-14 for å redusere. Forskere vet halveringstid på C-14 (5730 år), slik at de kan finne ut hvor lenge siden organismen døde.

Karbon-14 dating kan bare brukes til å bestemme alderen på noe som en gang var i live. Den kan ikke brukes til å bestemme alderen på en måne stein eller en meteoritt. For ikke-levende substanser, forskere bruke andre isotoper, slik som kalium-40.