El potasio-40 ( 40 K ) es un isótopo radiactivo del potasio que tiene una vida media prolongada de 1.250 millones de años. Representa aproximadamente el 0,012 % (120 ppm ) de la cantidad total de potasio presente en la naturaleza.
El potasio-40 sufre tres tipos de desintegración radiactiva . En aproximadamente el 89,28% de los casos, se desintegra en calcio-40 ( 40 Ca) con emisión de una partícula beta (β − , un electrón ) con una energía máxima de 1,31 MeV y un antineutrino . En aproximadamente el 10,72% de los casos, se desintegra en argón-40 ( 40 Ar) por captura de electrones (EC), con la emisión de un neutrino y luego un rayo gamma de 1,460 MeV . [Nota 1] La desintegración radiactiva de este isótopo en particular explica la gran abundancia de argón (casi el 1%) en la atmósfera de la Tierra , así como la prevalencia del 40 Ar sobre otros isótopos . Muy raramente (0,001% de los casos), se desintegra en 40 Ar emitiendo un positrón (β + ) y un neutrino. [1]
El potasio-40 es especialmente importante en la datación por potasio-argón (K-Ar). El argón es un gas que normalmente no se combina con otros elementos. Por lo tanto, cuando se forma un mineral , ya sea a partir de roca fundida o de sustancias disueltas en agua, inicialmente estará libre de argón, incluso si hay algo de argón en el líquido. Sin embargo, si el mineral contiene potasio, la desintegración del isótopo 40 K presente creará argón-40 nuevo que permanecerá atrapado en el mineral. Dado que se conoce la velocidad a la que ocurre esta conversión, es posible determinar el tiempo transcurrido desde que se formó el mineral midiendo la proporción de átomos de 40 K y 40 Ar que contiene.
El argón que se encuentra en la atmósfera de la Tierra es 99,6% 40 Ar; mientras que el argón en el Sol –y presumiblemente en el material primordial que se condensó en los planetas– es principalmente 36 Ar , con menos del 15% de 38 Ar. De ello se deduce que la mayor parte del argón terrestre deriva del potasio-40 que se descompuso en argón-40, que finalmente escapó a la atmósfera.
La desintegración radiactiva de 40 K en el manto terrestre ocupa el tercer lugar, después del 232 Th y el 238 U , como fuente de calor radiogénico . Es probable que el núcleo también contenga fuentes radiogénicas, aunque no se sabe en qué cantidad. Se ha propuesto que una radiactividad significativa del núcleo (1-2 TW) puede ser causada por altos niveles de U, Th y K. [2] [3]
El potasio-40 es la mayor fuente de radiactividad natural en los animales, incluidos los humanos. Un cuerpo humano de 70 kg contiene unos 140 g de potasio, es decir, unos 140 g × 0,0117 % ≈ 16,4 mg de 40 K; [4] cuya desintegración produce unas 3850 [5] a 4300 desintegraciones por segundo ( becquerelios ) de forma continua a lo largo de la vida de la persona. [Nota 2] [6]
El potasio-40 es famoso por su uso en la dosis equivalente de plátano , una unidad de medida informal, utilizada principalmente en entornos educativos generales, para comparar las dosis radiactivas con la cantidad recibida al consumir un plátano . En general, se acepta que la dosis radiactiva por consumir un plátano es de 10 −7 sievert , o 0,1 microsievert, que es el 1 % de la ingesta radiactiva diaria promedio de un estadounidense. [7]