Dos muestras, cada una de un radioisótopo distinto (radioisótopo 1 y radioisótopo 2) contienen en el momento de su preparación la misma masa del radioisótopo correspondiente. Las medidas de actividad de las muestras 1 y 2 para el instante inicial () y al cabo de un día arrojan los siguientes valores: \begin{array}{|l|l|l|} \hline & A_1 (\text{kBq}) & A_2 (\text{kBq}) \ \hline t = 0 & 10,00 & 11,70 \ \hline t = 1 \text{ d} & 8,90 & 10,77 \ \hline \end{array}
a) Calcule el período de semidesintegración de cada radioisótopo.b) Si y denotan las respectivas masas atómicas de los radioisótopos, determine el cociente .donde es la constante de desintegración. El período de semidesintegración se relaciona con mediante la expresión:
Aplicamos estas fórmulas para cada radioisótopo.
Datos: , , .Sustituyendo en la ecuación de actividad:
Ahora calculamos el período de semidesintegración para el radioisótopo 1:
Datos: , , .Sustituyendo en la ecuación de actividad:
Ahora calculamos el período de semidesintegración para el radioisótopo 2:
La masa de un radioisótopo () está relacionada con el número inicial de núcleos () y su masa atómica () mediante:
donde es el número de Avogadro.La actividad inicial () se relaciona con y la constante de desintegración por:
Sustituyendo en la ecuación de actividad inicial:
De esta expresión, podemos despejar el producto :
Dado que las masas iniciales de ambos radioisótopos son iguales (), y es una constante, podemos igualar las expresiones para ambos radioisótopos:
Despejamos el cociente :
Sustituyendo :
Ahora, sustituimos los valores conocidos:
Realizando el cálculo:
Para una prueba diagnóstica se utiliza una cierta cantidad del isótopo 99 del tecnecio () cuyo tiempo de semidesintegración es de . Sabiendo que la actividad de la dosis que hay que inocular al paciente es de , determine:
a) La masa de isótopo que hay que inyectar al paciente.b) El tiempo que debe transcurrir para que la actividad sea de .Datos: Masa atómica del , ; Número de Avogadro, .
Primero, calculamos la constante de desintegración () a partir del tiempo de semidesintegración (). Es importante usar unidades del Sistema Internacional, por lo que convertimos las horas a segundos.
La relación entre la constante de desintegración y el tiempo de semidesintegración es:
La actividad () se relaciona con el número de núcleos () y la constante de desintegración mediante la fórmula . Dada la actividad inicial (), podemos encontrar el número inicial de núcleos ().
Para convertir el número de núcleos a masa, utilizamos el número de Avogadro () y la masa atómica del (). La masa molar se obtiene de la masa atómica expresada en g/mol.
Utilizamos la ley de desintegración radiactiva para la actividad:
Despejamos el tiempo ():
Convertimos el tiempo a horas para mayor claridad:
Dos muestras, cada una de un radioisótopo distinto (radioisótopo y radioisótopo ) contienen en el momento de su preparación la misma masa del radioisótopo correspondiente. Las medidas de actividad de las muestras y para el instante inicial () y al cabo de un día arrojan los siguientes valores:
La actividad de un radioisótopo sigue la ley de desintegración radiactiva:
donde es la actividad inicial, es la actividad en el instante , y es la constante de desintegración. El período de semidesintegración se relaciona con mediante la expresión:
Para el radioisótopo 1:
Calculamos el período de semidesintegración para el radioisótopo 1:
Para el radioisótopo 2:
Calculamos el período de semidesintegración para el radioisótopo 2:
La actividad inicial de una muestra está relacionada con el número inicial de núcleos y la constante de desintegración mediante:
El número inicial de núcleos se puede expresar en términos de la masa inicial de la muestra, la masa atómica del radioisótopo y el número de Avogadro :
Sustituyendo en la expresión de la actividad inicial:
Para el radioisótopo 1:
Para el radioisótopo 2:
Dado que las masas iniciales de ambos radioisótopos son iguales, . Podemos despejar las masas atómicas y :
Ahora, formamos el cociente :
Sustituimos los valores calculados de y , y los valores iniciales de actividad dados:
Para una prueba diagnóstica se utiliza una cierta cantidad del isótopo del tecnecio () cuyo tiempo de semidesintegración es de . Sabiendo que la actividad de la dosis que hay que inocular al paciente es de , determine:
a) La masa de isótopo que hay que inyectar al paciente.b) El tiempo que debe transcurrir para que la actividad sea de .Datos: Masa atómica del , ; Número de Avogadro, .
Datos proporcionados:
Primero, calculamos la constante de desintegración a partir del tiempo de semidesintegración :
La actividad inicial está relacionada con el número inicial de núcleos mediante la expresión:
Despejamos :
La masa inicial se calcula a partir del número de núcleos , la masa molar del isótopo y el número de Avogadro :
La actividad en un tiempo se rige por la ley de desintegración radiactiva:
Sustituimos los valores y despejamos :
Aplicamos logaritmo natural a ambos lados:
Convertimos el tiempo a horas:
El isótopo del gas noble Radón-222 () es radiactivo y tiene un período de semidesintegración de . La legislación ambiental limita la radiactividad causada por el a por metro cúbico.
a) Calcule la constante de desintegración del isótopo y la actividad inicial de de .b) Determine la masa máxima de que puede haber en una habitación de para que no se sobrepase el límite máximo legal de radiactividad.Datos: Masa atómica del , ; Número de Avogadro, .
Para calcular la constante de desintegración (), utilizamos la relación con el período de semidesintegración (). Primero, convertimos el período de semidesintegración a segundos:
La fórmula para la constante de desintegración es:
Sustituyendo el valor de :
Ahora calculamos la actividad inicial () de de . La actividad se define como , donde es el número de núcleos radiactivos. Primero, calculamos el número de núcleos en de .Datos:Masa de , Masa atómica del , Número de Avogadro, El número de núcleos se calcula como:
Sustituyendo los valores:
Ahora calculamos la actividad inicial :
Sustituyendo los valores de y :
La legislación ambiental limita la radiactividad a . La habitación tiene un volumen de . Por lo tanto, la actividad máxima permitida en la habitación es:
Ahora utilizamos la relación entre actividad y masa. Sabemos que y . Sustituyendo en la expresión de la actividad, obtenemos:
Despejamos la masa :
Sustituyendo los valores de , , y :
La masa máxima de que puede haber en la habitación es aproximadamente (o ).
Se sospecha que un acuífero recibe aportes intermitentes de radón (). Para comprobarlo, se toman semanalmente medidas de la actividad radiactiva de muestras de agua. Una de esas medidas arroja un valor de para una muestra de un litro. Determine el valor de la medida de la siguiente semana, para otra muestra de un litro, en cada una de las siguientes condiciones:
a) Si no hubiese ningún aporte de en el transcurso de esa semana.b) Si el cuarto día de esa semana la concentración de en el acuífero experimentase un aumento súbito de por cada litro de agua.Datos: Período de semidesintegración del , ; Masa atómica del , ; Número de Avogadro, .
El período de semidesintegración () y la constante de desintegración () se relacionan mediante la siguiente expresión:
Sustituyendo el valor de :
En esta condición, la actividad radiactiva disminuye exponencialmente con el tiempo según la ley de desintegración radiactiva. El tiempo transcurrido es de una semana, es decir, .La fórmula para la actividad remanente () es:
Donde es la actividad inicial. Sustituyendo los valores:
En este caso, la actividad total al final de la semana será la suma de dos componentes:1. La actividad remanente de la muestra inicial () después de 7 días, que es el resultado del apartado a): .2. La actividad de la masa de añadida (), que se produce el cuarto día y decaerá durante .Primero, calculamos el número de átomos de añadidos () a partir de la masa y la masa molar ():
A continuación, calculamos la actividad inicial de esta masa añadida () en el momento de su adición. Para obtener la actividad en Bq, necesitamos en .Convertimos el período de semidesintegración a segundos:
Calculamos en :
Ahora calculamos :
Esta actividad decae durante hasta la medida final. La actividad remanente () será:
Finalmente, la actividad total () medida al final de la semana será la suma de y :
En un laboratorio de preparación de radiofármacos se rompe accidentalmente una ampolla de una solución que contenía con una actividad de .
a) Calcule la masa de derramada.b) Determine el tiempo que ha de transcurrir hasta que la actividad se reduzca a .Datos: Vida media del , ; Masa molar del , ; Número de Avogadro, .
En primer lugar, convertimos los datos al Sistema Internacional. La "vida media" se refiere al tiempo de vida medio, que es el inverso de la constante de desintegración .
La actividad inicial se relaciona con el número inicial de núcleos radiactivos y la constante de desintegración mediante la fórmula:
Despejamos :
Ahora, para calcular la masa de , utilizamos el número de Avogadro y la masa molar :
La actividad en un tiempo se describe mediante la ley de desintegración radiactiva:
Despejamos de la ecuación:
Sustituimos los valores:
Convertimos el tiempo a minutos y horas para una mejor comprensión:
Una muestra contiene inicialmente una masa de de . Sabiendo que su período de semidesintegración es de , determine:
a) La vida media del isótopo y la actividad inicial de la muestra.b) El tiempo que debe transcurrir para que el contenido de de la muestra se reduzca a .Datos: Masa atómica del , ; Número de Avogadro, .
Primero, convertimos el periodo de semidesintegración a segundos:
La constante de desintegración se relaciona con el periodo de semidesintegración mediante la fórmula:
Sustituyendo los valores:
La vida media del isótopo es el inverso de la constante de desintegración:
Sustituyendo el valor de :
Convertimos la vida media a días:
Para calcular la actividad inicial , necesitamos primero determinar el número inicial de núcleos . La masa molar del es . La masa inicial de la muestra es .
Sustituyendo los valores:
La actividad inicial se calcula como:
Sustituyendo los valores:
Redondeando, la actividad inicial es .
b) El tiempo que debe transcurrir para que el contenido de de la muestra se reduzca a .La ley de desintegración radiactiva para la masa se expresa como:
Donde es la masa en el tiempo , es la masa inicial y es la constante de desintegración. Despejamos :
Sustituimos los valores: , y :
Como :
Convertimos el tiempo a días:
Redondeando, el tiempo transcurrido es .
El isótopo de americio, , se ha utilizado para la fabricación de detectores de humo. Si la cantidad de americio en un detector de humo en el momento de su fabricación es de miligramos y su tiempo de vida media, , es de años, determine:
a) El tiempo de semidesintegración del y la actividad inicial del detector de humo.b) La cantidad de en el detector de humo cuando su actividad haya disminuido un respecto de su valor inicial y el tiempo transcurrido.Datos: Masa atómica del Am, ; Número de Avogadro, .
El tiempo de semidesintegración, , está relacionado con el tiempo de vida media, , y la constante de desintegración, , por las siguientes expresiones:
Por lo tanto, podemos relacionar directamente con :
Sustituyendo el valor dado de :
Para calcular la actividad inicial, , necesitamos la constante de desintegración y el número inicial de núcleos, . Primero, convertimos el tiempo de vida media a segundos:
Ahora calculamos :
A continuación, calculamos el número inicial de núcleos de () a partir de la masa inicial y la masa atómica (que es ). Utilizamos el número de Avogadro, .
Finalmente, la actividad inicial es:
Si la actividad ha disminuido un , significa que la actividad actual es el de la actividad inicial :
Dado que la actividad es directamente proporcional al número de núcleos (), y la masa es directamente proporcional al número de núcleos, la masa de también será el de la masa inicial:
Para calcular el tiempo transcurrido, , usamos la ley de desintegración radiactiva para la actividad:
Sustituimos :
Aplicamos el logaritmo natural a ambos lados:
Despejamos :
Sabemos que , y que . Sustituyendo:
Sustituyendo el valor de :





