Калій-40

Калій-40
Схема розпаду К-40 Таблиця ізотопів
Загальні відомості
Назва, символ	Калій-40,⁴⁰K
Нейтронів	21
Протонів	19
Властивості ізотопу
Природна концентрація	0,0117(1) %^[1]
Період напіврозпаду	1,248× 10⁹^[1] років
Атомна маса	39,96399848(21)^[2] а.о.м
Спін	4⁻^[1]
Дефект маси	−33 535,20(19)^[2] кеВ
Канал розпаду	Енергія розпаду
β⁻-розпад (~89,28 %)	1,31107(11)^[2] МеВ
EC (~10,72 %)	1,50469(19) МеВ

Калій-40 — радіоактивний ізотоп хімічного елемента калію з масовим числом 40. Ізотопна поширеність калію-40 в природі складає 0,0117(1) %^[1]. Питома активність 1 граму ізотопно чистого 40K дорівнює 2,652× 10⁵ Бк. Увесь природний калій радіоактивний за рахунок розпадів 40K; питома активність природного калію дорівнює приблизно 31 Бк/г.

Утворення та розпад

Увесь наявний на Землі калій-40 утворився незадовго до виникнення Сонячної системи і самої планети (4,6 млрд років тому) і з того часу поступово розпадався. Своїм існуванням на сьогоднішній день нуклід завдячує великому періоду напіврозпаду (1,248× 10⁹ років).

Розпад калію-40 відбувається за двома напрямками:

$β -$ -розпад (ймовірність 89,28 %):

\mathrm {{}_{19}^{40}K} \rightarrow \mathrm {{}_{20}^{40}Ca} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}\,;

Захоплення орбітального електрону (ймовірність 10,72 %):

\mathrm {{}_{19}^{40}K} +e^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{18}^{40}Ar} +{\nu }_{e}\,.

Вкрай рідко (в 0,001 % випадків) він розпадається в ⁴⁰Ar через позитронний розпад, з випромінюванням позитрона ( $β +$ ) і електронного нейтрино $ν e$ :

\mathrm {{}_{19}^{40}K} \rightarrow \mathrm {{}_{18}^{40}Ar} +e^{+}+{\nu }_{e}\,.

Біологічна роль

Калій-40 завжди наявний в живих організмах поряд із двома іншими (стабільними) природними ізотопами калію. Концентрація цього елемента в питній воді складає ~3× 10⁻⁴ мг/л, що призводить до радіоактивності води на рівні 2× 10⁻¹² Кі/л. Ця величина надзвичайно мала і не призводить до яких-небудь шкідливих наслідків для організму.

Наявність калію-40 в тілі людини зумовлює його природну радіоактивність на рівні 4–5 кБк в залежності від маси. Це близько 80–85 % всієї радіоактивності організму. Решта випромінюється ізотопом 14C.

Саме природній радіоактивності калію-40 завдячує своїм існуванням термін «банановий еквівалент».

Калій-аргонове датування

Докладніше: Калій-аргонова радіометрія

Відношення концентрації 40K до концентрації його продукту розпаду 40Ar використовується для визначення абсолютного віку об'єктів методом так званого калій-аргонового датування.

Див. також

Банановий еквівалент

Примітки

↑ ^а ^б ^в ^г Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 3–128. — Bibcode:2003NuPhA.729....3A. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.(англ.)
↑ ^а ^б ^в Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references. // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — Bibcode:2003NuPhA.729..337A. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.(англ.)

[Nubase2003-1] а ^б ^в ^г Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 3–128. — Bibcode:2003NuPhA.729....3A. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.(англ.)

[AME2003-2] а ^б ^в Audi G., Wapstra A. H., Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references. // Nuclear Physics A. — 2003. — Vol. 729. — P. 337—676. — Bibcode:2003NuPhA.729..337A. — DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.(англ.)

[1]

[2]