FísicaFácil2 pts

Radiactividad y desintegración

Extremadura · 2022 · Julio
Enunciado
El 18F^{18}\text{F} es un isótopo radiactivo muy utilizado como radiofármaco en la Tomografía por Emisión de Positrones. Se desintegra con un periodo de semidesintegración de 110 minutos. Si se tiene una muestra de 12 g determine:

a) la constante de desintegración de este radionúclido y

b) la cantidad de 18F^{18}\text{F} que quedará al cabo de 3 horas.
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Resultado
  λ=6,30⋅10−3 min−1=1,05⋅10−4 s−1  \boxed{\;\lambda = 6{,}30\cdot 10^{-3}\ \text{min}^{-1} = 1{,}05\cdot 10^{-4}\ \text{s}^{-1}\;}  m(3 h)=3,86 g de 18F  \boxed{\;m(3\ \text{h}) = 3{,}86\ \text{g de}\ ^{18}\text{F}\;}
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Estrategia

La constante de desintegración y el periodo de semidesintegración están ligados por λ=ln⁡2/T1/2\lambda = \ln 2/T_{1/2}. La masa que queda sin desintegrar sigue la misma ley exponencial que el número de núcleos, m=m0 e−λtm = m_0\,e^{-\lambda t}, con λ\lambda y tt en las mismas unidades de tiempo.
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Desarrollo

a) Constante de desintegración:λ=ln⁡2T1/2=0,693110 min=6,30⋅10−3 min−1\lambda = \frac{\ln 2}{T_{1/2}} = \frac{0{,}693}{110\ \text{min}} = 6{,}30\cdot 10^{-3}\ \text{min}^{-1}En el SI (110 min=6600 s110\ \text{min} = 6600\ \text{s}):λ=0,6936600 s=1,05⋅10−4 s−1\lambda = \frac{0{,}693}{6600\ \text{s}} = 1{,}05\cdot 10^{-4}\ \text{s}^{-1}b) El tiempo, en minutos: t=3 h=180 mint = 3\ \text{h} = 180\ \text{min}. La masa que queda es proporcional al número de núcleos sin desintegrar:m=m0 e−λt=12⋅e−6,30⋅10−3⋅180=12⋅e−1,134=3,86 gm = m_0\,e^{-\lambda t} = 12\cdot e^{-6{,}30\cdot 10^{-3}\cdot 180} = 12\cdot e^{-1{,}134} = 3{,}86\ \text{g}Comprobación con el periodo: han pasado 180/110=1,64180/110 = 1{,}64 semividas, así quem=12⋅(12)1,64=3,86 gm = 12\cdot\left(\frac{1}{2}\right)^{1{,}64} = 3{,}86\ \text{g}Queda menos de un tercio de la muestra: se han desintegrado 8,14 g8{,}14\ \text{g}. Por eso el 18F^{18}\text{F} se produce cerca del hospital y se usa en pocas horas.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

El producto λt\lambda t tiene que ser adimensional: si λ\lambda está en min⁻¹, el tiempo va en minutos. Mezclar horas y minutos es el fallo más habitual en este tipo de ejercicio.

Contar semividas (t/T1/2t/T_{1/2}) te da una comprobación rápida del resultado.
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