Introducción a la química

Objetivo de aprendizaje

  • Calcular la edad de una muestra radiactiva en función de la vida mediavida media de un constituyente radiactivo

Puntos clave

    • Las técnicas más conocidas de datación radiactiva son la datación por radiocarbono la datación por potasio-argón y la datación por uranio-plomo.
    • Después de que haya transcurrido una vida media, la mitad de los átomos del nucleido en cuestión habrán decaído en un nucleido «hijo».
    • En cualquier material que contenga un nucleido radiactivo, la proporción entre el nucleido original y sus productos de desintegración cambia de forma predecible a medida que el nucleido original decae con el tiempo.

Término

  • Datación radiométricaTécnica utilizada para datar materiales como las rocas, basada en la comparación entre la abundancia observada de un radioisótopo natural y sus productos de desintegración, utilizando tasas de desintegración conocidas.

Datación radiométrica

La datación radiométrica, a menudo llamada datación radiactiva, es una técnica utilizada para determinar la edad de materiales como las rocas. Se basa en una comparación entre la abundancia observada de un isótopo radiactivo natural y sus productos de desintegración, utilizando tasas de desintegración conocidas. Es la principal fuente de información sobre la edad absoluta de las rocas y otros elementos geológicos, incluida la edad de la propia Tierra, y puede utilizarse para datar una amplia gama de materiales naturales y artificiales.

Las técnicas de datación radiométrica más conocidas son la datación por radiocarbono, la datación por potasio-argón y la datación por uranio-plomo. Al establecer escalas de tiempo geológicas, la datación radiométrica proporciona una importante fuente de información sobre las edades de los fósiles y las tasas de cambio evolutivo, y también se utiliza para datar materiales arqueológicos, incluyendo artefactos antiguos. Los diferentes métodos de datación radiométrica son precisos en diferentes escalas de tiempo, y son útiles para diferentes materiales.

Decadencia

Después de que haya transcurrido una vida media, la mitad de los átomos del nucleido en cuestión habrá decaído en un nucleido «hijo», o producto de decaimiento. En muchos casos, el nucleido hijo es radiactivo, lo que da lugar a una cadena de desintegración. Esta cadena termina finalmente con la formación de un nucleido hijo estable y no radiactivo. Cada paso de esta cadena se caracteriza por una vida media distinta. En estos casos, la vida media de interés en la datación radiométrica suele ser la más larga de la cadena. Esta vida media será el factor limitante en la transformación final del nucleido radiactivo en su(s) hija(s) estable(s).

Cadena de desintegración del plomoEjemplo de una cadena de desintegración radiactiva del plomo-212 (212Pb) al plomo-208 (208Pb) . Cada nucleido padre decae espontáneamente en un nucleido hijo (el producto de la desintegración) mediante una desintegración α o una desintegración β. El producto final de la desintegración, el plomo-208 (208Pb), es estable y ya no puede sufrir una desintegración radiactiva espontánea.

Los sistemas que se han explotado para la datación radiométrica tienen vidas medias que van desde sólo unos 10 años (por ejemplo, el tritio) hasta más de 100.000 millones de años (por ejemplo, el samario-147). Sin embargo, en general, la vida media de un nucleido depende únicamente de sus propiedades nucleares y es esencialmente una constante. Por lo tanto, en cualquier material que contenga un nucleido radiactivo, la proporción entre el nucleido original y sus productos de desintegración cambia de forma predecible a medida que el nucleido original decae con el tiempo. Esta predictibilidad permite que las abundancias relativas de los núclidos relacionados se utilicen como un reloj para medir el tiempo que tarda el átomo padre en decaer en el átomo o átomos hijos.

Exactitud y contaminación

Una datación radiométrica precisa generalmente requiere que:

  • El padre tenga una vida media lo suficientemente larga como para asegurar que el padre estará presente en cantidades significativas en el momento de la medición.
  • La vida media del progenitor se conozca con exactitud.
  • Se produzca una cantidad suficiente del producto hijo para poder medirlo con precisión y distinguirlo de la cantidad inicial del hijo presente en el material.
    • La expresión matemática que relaciona la desintegración radiactiva con el tiempo geológico es:

      D={D}_{0}+N(t)({e}^{lambda t}-1)

      Aquí, t es la edad de la muestra; D es el número de átomos del isótopo hijo en la muestra; D0 es el número de átomos del isótopo hijo en la composición original; N es el número de átomos del isótopo padre en la muestra en el momento t (el presente), dado por N(t) = Noe-λt; y λ es la constante de decaimiento del isótopo padre, igual a la inversa de la vida media radiactiva del isótopo padre por el logaritmo natural de 2.

      Ejemplo

      Se deja decaer una muestra de 100 g de Cs-137. Calcula la masa de Cs-137 que quedará después de 90 años. La vida media del Cs-137 es de 30 años.

      Primera vida media (30 años): 100 gramos de Cs-137 decaen y quedan 50 gramos.

      Segunda vida media (60 años en total): Los 50 gramos restantes de Cs-137 se desintegran y quedan 25 gramos.

      Tercera vida media (90 años en total): Los 25 gramos restantes de Cs-137 se desintegran y quedan 12,5 gramos.

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      «Boundless.»

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      «isócrono.»

      http://en.wiktionary.org/wiki/isochron
      Wikcionario
      CC BY-SA 3.0.

      «datación radiométrica.»

      http://en.wikipedia.org/wiki/radiometric%20dating
      Wikipedia
      CC BY-SA 3.0.

      «Datación radiométrica.»

      http://en.wikipedia.org/wiki/Radiometric_dating
      Wikipedia
      CC BY-SA 3.0.