6. Velocidad de desintegración radiactiva

Hoy podemos conocer la edad aproximada de la Tierra debido a las desintegraciones nucleares de los elementos de la corteza.  

La velocidad de desintegración es el número de átomos que se desintegran en un tiempo determinado expresándose en la ecuación: V_t= DN/Dt en donde V_t es la velocidad de desintegración a un tiempo Dt. DN es el número de núcleos radiactivos que quedan en un tiempo Dt.

La ley de velocidad para el decaimiento radiactivo (que es proporcional a los núcleos radiactivos presentes) está dada por la expresión V_t = -k N_t ; k es la constante de velocidad de primer orden.

In= N_t/N₀= -kt. En esta nueva ecuación se determina la constante de velocidad en donde N₀ es el número de núcleos radiactivos iniciales y t es el tiempo. Igualando las ecuaciones anteriores obtenemos: DN/Dt = -kN_t.

6.1. Vida media

Es el concepto utilizado para referirse a la velocidad en que ocurren las reacciones nucleares. La vida media (t₁/2) es el tiempo que demora en desintegrarse la mitad de los núcleos de cualquier sustancia radiactiva en relación a su valor inicial, se conoce también como “período de semidesintegración”. Las vidas medias de los isótopos (constante de velocidad) radiactivos varían mucho de un núcleo a otro; desde fracciones de segundos hasta miles de trillones de años.

 

 

6.2 Datación radiactiva

Se usa para establecer la edad de los objetos de interés arqueológico, basándose en el cálculo de la cantidad relativa o concentración de un isótopo inestable, de vida media relativamente larga. El C-14 se encuentra en el aire en forma de dióxido de carbono radiactivo que es absorbido por plantas e incorporado a sus células. A través de la cadena trófica los seres vivos absorben un porcentaje de este isótopo. Cuando la planta o animal muere termina de intercambiar materia y energía con el medio por lo que el C-14 disminuye a través de desintegraciones nucleares transformándose el C-14 en N-14 (átomo estable) y emite radiación beta.

El C-14 está presente en la naturaleza en uno de cada billón de átomos de carbono. Pasados 5730 años el C-14 disminuye a la mitad. Luego de dos períodos de vida media (11460 años) queda la cuarta parte de él, en tres períodos la octava parte, etc. Cuando menor es la cantidad de C-14 en los restos orgánicos más antiguos son, permitiendo datar organismos que vivieron hasta 50000 años atrás porque la proporción de C-14 en la atmósfera es constante.

6.3 Efectos de las emisiones radiactivas en los seres humanos

Aproximadamente el 80% de la radiación proviene de fuentes naturales como: los rayos cósmicos, la radiación infrarroja, visible y ultravioleta provenientes del sol y el gas radón un radioisótopo natural. El otro 20% es de fuentes artificiales como: de las estaciones radiales y de televisión de la que recibimos ondas de radio, de los hornos microondas recibimos microondas, de los rayos X al tomarnos una radiografía, etc. El bombardeo constante de radiación que recibimos se llama radiación de fondo. Algunas radiaciones α, β y γ pueden alterar el mecanismo regulador del crecimiento de las células, lo que deriva en cáncer. Los tejidos vivos contienen un alto porcentaje de agua las que absorben la radiación y generan radicales libres. Al pasar la radiación se forma H₂O⁺. A su vez esto genera iones hidronio (H₃O⁺) y un radical libre ∙OH, según la ecuación: 

H₂O⁺ + H₂O→H₃O⁺ + ∙OH

El daño que se provoca por las radiaciones depende de varios factores como el tipo de radiación, la dosis, el tiempo de exposición, el tipo de tejido afectado y la sensibilidad de la persona. Los rayos X y γ penetran los tejidos no se limitan a la piel como los α y β.  La transferencia de energía de las radiaciones produce daños en todas las moléculas de un ser vivo. Son significativos los daños a las macromoléculas como el ADN y a todo el mecanismo portador de la información genética. Las daños pueden ser agudos e inmediatos, pero también con efectos tardíos. Para medir la cantidad absorbida se utiliza en medicina el gray (Gy), 1Gy = 100rad. Para expersar el daño biológico se utiliza el rem y el sievert (Sv), 1Sv = 100rem.