El potasio-40 ( 40 K ) es un isótopo radiactivo del potasio que tiene una larga vida media de 1.250 millones de años. Constituye aproximadamente el 0,012 % (120 ppm ) de la cantidad total de potasio que se encuentra en la naturaleza.
El potasio-40 sufre tres tipos de desintegración radiactiva . En aproximadamente el 89,28% de los eventos, se desintegra a 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 eventos, se desintegra a 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 terrestre , así como la prevalencia de 40 Ar sobre otros isótopos . Muy raramente (0,001% de los eventos), decae a 40 Ar emitiendo un positrón (β + ) y un neutrino. [1]
El potasio-40 es especialmente importante en la datación potasio-argón (K-Ar). El argón es un gas que normalmente no se combina con otros elementos. Entonces, 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 fresco que permanecerá encerrado en el mineral. Dado que se conoce la velocidad a la que se produce esta conversión, es posible determinar el tiempo transcurrido desde que se formó el mineral midiendo la proporción de 40 K y 40 átomos de Ar contenidos en él.
El argón que se encuentra en la atmósfera terrestre 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 de 232 Th y 238 U , como fuente de calor radiogénico . Es probable que el núcleo también contenga fuentes radiogénicas, aunque no se sabe cuántas. Se ha propuesto que una radiactividad importante 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 animales, incluidos los humanos. Un cuerpo humano de 70 kg contiene aproximadamente 140 g de potasio, por lo tanto aproximadamente 140 g × 0,0117% ≈ 16,4 mg de 40 K; [4] cuya desintegración produce alrededor de 3850 [5] a 4300 desintegraciones por segundo ( becquerel ) de forma continua durante toda 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 generalizados, para comparar dosis radiactivas con la cantidad recibida al consumir un plátano . Generalmente se acepta que la dosis radiactiva resultante del consumo de un plátano es de 10 −7 sievert , o 0,1 microsievert, que es el 1% de la ingesta radiactiva diaria promedio del estadounidense. [7]