Zobrazení zdroje stránky Draslík-40

{{K rozšíření}}
{{Infobox izotop
| název = Draslík-40
| obrázek =
| popisek =
| symbol = <sup>40</sup>K
| protonové_číslo = 19
| neutronové_číslo = 21
| přirozený_výskyt = 0,0117 %
| poločas_rozpadu = 1,251×10<sup>9</sup> [[rok|let]]
| mateřský_izotop = <sup>40</sup>Ar (elektronový záchyt)<br><sup>40</sup>Cl (β<sup>−</sup>)
| způsob_rozpadu = [[beta minus|β<sup>−</sup>]] (89,28 %)<br>[[elektronový záchyt|ε]] (10,72 %)<br>[[beta plus|β<sup>+</sup>]] (0,001 %)
| energie_rozpadu = 1,31107 MeV (β<sup>−</sup>)<br>1,5044 MeV (ε, β<sup>+</sup>)
| dceřiný_izotop = [[Vápník-40|<sup>40</sup>Ca]] (při β<sup>−</sup>)<br>[[Argon-40|<sup>40</sup>Ar]] (při ε a β<sup>+</sup>)
}}

'''Draslík-40''' (značka '''<sup>40</sup>K''') je přirozeně se vyskytující [[radioizotop]] [[draslík|draslíku]] s extrémně dlouhým [[poločas přeměny|poločasem přeměny]] 1,251 miliardy let. Přestože je jeho zastoupení v přírodním draslíku velmi nízké (pouze 0,0117 %), jeho všudypřítomnost z něj činí jeden z nejvýznamnějších zdrojů přirozené [[radioaktivita|radioaktivity]] na [[Země|Zemi]], včetně radioaktivity v živých organismech.

Jeho význam spočívá především ve dvou oblastech:
# '''[[Radiometrické datování|Radiometrické datování]]''': Jeho přeměna na [[argon-40]] je základem [[draslík-argonová metoda|draslík-argonové]] a [[argon-argonová metoda|argon-argonové metody]], které se používají k určování stáří [[hornina|hornin]] a [[minerál]]ů v řádu milionů až miliard let.
# '''Přirozená radioaktivita''': Jelikož je draslík esenciálním prvkem pro všechny živé organismy, <sup>40</sup>K je přítomen v každé buňce. Pro člověka a další živočichy představuje největší zdroj vnitřního [[ozáření]] z přirozených zdrojů.

== ⚛️ Fyzikální vlastnosti ==
Jádro draslíku-40 obsahuje 19 [[proton]]ů a 21 [[neutron]]ů. Tento lichý počet obou typů [[nukleon]]ů je příčinou jeho relativní nestability. Jeho [[atomová hmotnost|atomová hmotnost]] je přibližně 39,963998 u.

=== ⛓️ Rozpadové schéma ===
Draslík-40 se rozpadá dvěma hlavními způsoby, což je pro [[izotop]] s lichým protonovým i neutronovým číslem typické:

==== Přeměna beta minus (β<sup>−</sup>) ====
V 89,28 % případů se <sup>40</sup>K rozpadá [[beta minus|přeměnou beta minus]]. Jeden z neutronů v jádře se přemění na proton za současného vyzáření [[elektron]]u (částice β<sup>−</sup>) a [[elektronové antineutrino|elektronového antineutrina]]. Tímto procesem se protonové číslo zvýší o jedna (z 19 na 20), zatímco nukleonové číslo (40) zůstává stejné. Vzniká tak stabilní izotop [[vápník-40]] (<sup>40</sup>Ca).
:'''<sup>40</sup>K → <sup>40</sup>Ca + e<sup>−</sup> + ν̅<sub>e</sub>'''
Uvolněná energie při této přeměně je 1,311 MeV.

==== Elektronový záchyt (ε) a přeměna beta plus (β<sup>+</sup>) ====
V 10,72 % případů dochází k přeměně na stabilní izotop [[argon-40]] (<sup>40</sup>Ar). Tento proces probíhá téměř výhradně [[elektronový záchyt|elektronovým záchytem]] (ε), kdy jádro zachytí jeden z elektronů z vnitřní slupky [[atomový obal|atomového obalu]] (nejčastěji ze slupky K). Proton se v jádře spojí s elektronem a přemění se na neutron za vyzáření [[elektronové neutrino|elektronového neutrina]]. Protonové číslo se tak sníží o jedna (z 19 na 18).
:'''<sup>40</sup>K + e<sup>−</sup> → <sup>40</sup>Ar + ν<sub>e</sub>'''
Tato přeměna zanechává jádro argonu v [[excitovaný stav|excitovaném stavu]], který se téměř okamžitě deexcituje vyzářením fotonu [[záření gama]] o charakteristické energii 1,460 MeV. Právě toto gama záření je snadno detekovatelné a používá se ke kvantifikaci obsahu draslíku-40.

Teoreticky je možná i [[beta plus|přeměna beta plus]] (pozitronová emise), při které se proton mění na neutron za vyzáření [[pozitron]]u (β<sup>+</sup>) a neutrina. Tento způsob je však extrémně vzácný (pouze asi 0,001 % všech přeměn) a v praxi se s ním téměř nepočítá.

== 🌍 Výskyt a význam ==

===  geologist Geologický význam ===
Dlouhý poločas přeměny a přeměna na plynný argon činí z <sup>40</sup>K ideální nástroj pro datování geologických událostí.
* '''[[Draslík-argonová metoda|Draslík-argonová metoda (K-Ar)]]''': Tato metoda je založena na měření poměru koncentrace <sup>40</sup>K a radiogenního <sup>40</sup>Ar v hornině. Když [[magma]] krystalizuje, argon jako [[vzácný plyn|vzácný plyn]] z minerální mřížky unikne. Od okamžiku ztuhnutí se však veškerý <sup>40</sup>Ar vzniklý přeměnou <sup>40</sup>K v minerálu "uzamkne". Měřením poměru obou izotopů a znalostí poločasu přeměny lze vypočítat stáří horniny. Metoda je vhodná pro horniny starší než 100 000 let.
* '''[[Argon-argonová metoda|Argon-argonová metoda (Ar-Ar)]]''': Jedná se o vylepšenou variantu K-Ar metody. Vzorek se v [[jaderný reaktor|jaderném reaktoru]] ozáří [[neutron]]y, čímž se stabilní izotop [[draslík-39|<sup>39</sup>K]] přemění na [[argon-39|<sup>39</sup>Ar]]. Následně se vzorek postupně zahřívá a měří se poměr uvolněného <sup>40</sup>Ar a <sup>39</sup>Ar. Tato metoda je přesnější a umožňuje odhalit případné pozdější tepelné ovlivnění horniny.

=== 🧬 Biologický význam ===
Draslík je pro život nezbytný [[biogenní prvek]], klíčový pro funkci [[nervový systém|nervového systému]], [[sval]]ů a udržování [[osmotický tlak|osmotického tlaku]] v [[buňka|buňkách]]. Protože chemické vlastnosti izotopů jsou téměř identické, organismy nerozlišují mezi stabilními izotopy draslíku a radioaktivním <sup>40</sup>K. Draslík-40 je tak přítomen v každém živém organismu.

Průměrný dospělý člověk o hmotnosti 70 [[kilogram|kg]] obsahuje přibližně 140 gramů draslíku. Vzhledem k přirozenému zastoupení <sup>40</sup>K (0,0117 %) to znamená, že v lidském těle se nachází asi 16,4 miligramů draslíku-40. To odpovídá [[aktivita (fyzika)|aktivitě]] přibližně 4 400 [[becquerel|Bq]], což znamená, že v těle průměrného člověka dojde každou sekundu k asi 4 400 radioaktivním přeměnám <sup>40</sup>K.

Tato expozice představuje největší jednotlivý příspěvek k vnitřnímu ozáření z přirozených zdrojů, výrazně převyšující například příspěvek [[uhlík-14|uhlíku-14]]. Organismy jsou však na tuto úroveň [[ionizující záření|ionizujícího záření]] evolučně adaptovány a nepředstavuje zdravotní riziko.

=== 🍌 Banánový ekvivalent ===
Pro popularizaci a srovnání dávek radiace vznikl pojem '''[[banánový ekvivalent|banánový ekvivalent dávky]]''' (''Banana Equivalent Dose'', BED). Jeden [[banán]], který je bohatý na draslík, obsahuje takové množství <sup>40</sup>K, že jeho konzumace způsobí dávku přibližně 0,1 [[mikrosievert|mikrosievertu]] (μSv). Tato jednotka se používá pro kontextualizaci velmi malých dávek záření, například při porovnávání s dávkami z lékařských vyšetření nebo [[jaderná elektrárna|jaderných havárií]]. Tělo si však udržuje stálou hladinu draslíku ([[homeostáza]]), takže přebytečný draslík (včetně <sup>40</sup>K) je rychle vyloučen a dávka se v těle nekumuluje.

== 💡 Pro laiky ==
* '''Co je to izotop?''' Představte si draslík jako auto značky "Draslík". Všechna auta této značky mají 19 sedadel pro cestující (protony). Ale některá auta jsou o něco těžší, protože mají v kufru více nákladu (neutrony). Draslík-40 je takový model, který má v kufru 21 "nákladních jednotek", zatímco nejběžnější model, draslík-39, jich má jen 20.
* '''Co znamená "radioaktivní"?''' Draslík-40 je jako auto, které je mírně nestabilní. Po velmi dlouhé době (v průměru po více než miliardě let) se rozhodne, že se "přestaví" na stabilnější model. Buď vyhodí malou částici a stane se z něj "Vápník-40", nebo si "přitáhne" jednu částici z okolí a stane se z něj "Argon-40". Při této přestavbě se uvolní trocha energie.
* '''Je draslík-40 nebezpečný?''' Vůbec ne. Je všude kolem nás a dokonce i v našem těle. Každý banán, brambora nebo avokádo, které sníte, ho obsahuje. Naše těla jsou na tuto nepatrnou úroveň radioaktivity zvyklá po miliony let evoluce a umí si s ní bez problémů poradit. Je to přirozená součást života na Zemi.
* '''K čemu je dobrý?''' Pro geology je to fantastický nástroj. Funguje jako stopky, které se spustí, když ztuhne láva. Měřením, kolik draslíku-40 se už přeměnilo na argon-40, mohou vědci určit, jak je stará daná hornina. Tímto způsobem jsme zjistili stáří mnoha hornin na Zemi i na [[Měsíc]]i.

{{DEFAULTSORT:Draslik-40}}
{{Aktualizováno|datum=29.12.2025}}
[[Kategorie:Izotopy draslíku]]
[[Kategorie:Radioizotopy]]
[[Kategorie:Radiometrické datování]]
[[Kategorie:Přírodní radioaktivita]]
[[Kategorie:Vytvořeno Gemini 2.5 Pro]]