Vol. 2° -  I.5.4.

Radioisotopi naturali

In natura esistono tre nuclidi radioattivi, U, Th, U, i cui tempi di dimezzamento sono rispettivamente 4,5x109 · 1,4x1010 · 7x108 anni, per cui sono presenti sulla terra fin dalle sue origini.

 

Esistono altri elementi radioattivi che derivano dalla loro decomposizione ma dotati di periodi di semitrasformazione più brevi.

 

La decomposizione dei tre nuclidi citati dà inizio ad altrettante famiglie di isotopi radioattivi naturali, nelle quali si verifica una serie di disintegrazioni di tipo a e b che conducono alla formazione degli isotopi stabili del piombo, rispettivamente Pb, Pb, Pb.

 

Vediamo ad esempio la famiglia dell’uranio -238: siccome il radio - proveniente dalla catena di decomposizione che porta al piombo - anche se caratterizzato da un periodo di vita piuttosto lungo dà origine a specie radioattive con tempi di dimezzamento per lo più molto brevi, il materiale contenente radio, che è un prodotto intermedio, presenta una radioattività piuttosto elevata.

 

Oltre agli isotopi sopra citati, esistono in natura altri nuclidi radioattivi con numero atomico inferiore a 87, dei quali il più importante è il K che ha un tempo di dimezzamento pari a 1,3x109 anni e decàde per emissione b o per cattura di un elettrone.

 

Per azione dei raggi cosmici dotati di elevata energia, nell’atmosfera si forma C per reazione tra essi e l’azoto atmosferico. Con il passare del tempo si raggiunge un equilibrio per cui il 14C che si decompone è uguale a quello che si forma per l’azione dei raggi cosmici; pertanto nell’atmosfera il rapporto tra la quantità di anidride carbonica costituita da 14C e quella costituita da 12C diviene costante.

 

L’anidride carbonica viene utilizzata dagli organismi vegetali mediante la funzione clorofilliana, per cui il rapporto 14C /12C presente in una pianta attuale è uguale a quello che si aveva in un vegetale vivo migliaia di anni addietro. Al momento della morte l’organismo cessa di utilizzare la CO2, ma il 14C continua il suo decadimento; il rapporto 14C/12C quindi si altera.

 

Il valore del tempo di dimezzamento del C (5730 anni) si rivela utile per stabilire l’età di un dato materiale, ad esempio un reperto archeologico. Se si confronta la radioattività attuale di un fossile con quella di una pianta vivente, si può risalire all’epoca cui appartiene.