1.17 Radioaktivní rozpad kniha

Nuklid 11C má poločas rozpadu 20 minut. Kolik tohoto nuklidu zbyde ve vzorku po 24 hodinách?

a)  neměřitelně malé množství nuklidu
b)  asi 1 % původního množství nuklidu
c)  polovina původního množství nuklidu
d)  asi 99 % původního množství nuklidu

Výsledek

a) neměřitelně malé množství nuklidu

Řešení

Pro řešení je třeba vědět, že:

1.  poločas rozpadu je čas od počátku reakce, při kterém klesne výchozí koncentrace reagující látky na poloviční hodnotu,
2.  radioaktivní rozpady jsou reakcemi prvního řádu.

Pro reakci prvního řádu je možno snadno ukázat, že poločas reakce (τ1/2) není závislý na výchozí koncentraci (platí τ1/2 = (ln 2)/k). Jinými slovy, v čase prvního poločasu kdy zbyde 1/2 výchozího množství, je možno stanovit nový "počátek" reakce. Za další poločas tudíž zbyde 1/4 (tj. 1/2 z 1/2) výchozího množství. Zobecněním této úvahy lze vydedukovat:
za 1 τ1/2 bude zbytková koncentrace c = 1/2 c0,
za 2 τ1/2 bude zbytková koncentrace c = 1/4 c0,
za 3 τ1/2 bude zbytková koncentrace c = 1/8 c0,
$..$
za n τ1/2 bude zbytková koncentrace c = 1/2n c0,

Ze zadání úlohy plyne, že 24 hod. je 72 poločasů. Zbytková koncentrace nuklidu tudíž bude c = 1/272 c0, neboli c/c0 = 2,1 . 1022. Zbyde tedy skutečně neměřitelné množství.