Изотопы аргона

(перенаправлено с «Аргон-40»)

Изото́пы арго́на — разновидности химического элемента аргона с разным количеством нейтронов в атомном ядре. Известны изотопы аргона с массовыми числами от 29 до 54 (количество протонов 18, нейтронов от 11 до 36) и один ядерный изомер.

Аргон в земной атмосфере состоит из трех стабильных изотопов:

Самым долгоживущим радиоизотопом является 39Ar с периодом полураспада 269 лет.

Почти весь 40Ar возник на Земле в результате распада радиоактивного изотопа 40K по схеме электронного захвата:

Один грамм природного калия, с концентрацией радиоактивного изотопа 40K 0,012 ат.% в течение года порождает приблизительно 1,03·107 атомов 40Ar. Таким образом, в минералах, содержащих калий, постепенно накапливается изотоп 40Ar, удерживаемый в кристаллических решётках, что позволяет по соотношению концентраций 40Ar/40K в минералах определить момент их кристаллизации. Этот калий-аргоновый метод является одним из основных методов ядерной геохронологии[3].

Вероятные источники происхождения изотопов 36Ar и 38Ar — неустойчивые продукты спонтанного деления тяжёлых ядер, а также реакции захвата нейтронов и альфа-частиц ядрами лёгких элементов, содержащихся в урано-ториевых минералах:

Подавляющая часть космического аргона состоит из изотопов 36Ar и 38Ar. Это вызвано тем обстоятельством, что калий распространен в космосе примерно в 50 000 раз меньше, чем аргон (на Земле калий преобладает над аргоном в 660 раз). Примечателен произведенный геохимиками подсчет: вычтя из аргона земной атмосферы радиогенный 40Ar, они получили изотопный состав, очень близкий к составу космического аргона[2].

Таблица изотопов аргонаПравить

Символ
нуклида
Z(p) N(n) Масса изотопа[4]
(а. е. м.)
Период
полураспада
[5]
(T1/2)
Канал распада Продукт распада Спин и чётность
ядра[5]
Распространённость
изотопа в природе
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Энергия возбуждения


29Ar[6] 18 11 ~4⋅10-20 с 2p 27S
30Ar 18 12 30,02247(22) <10 пс 2p 28S 0+
31Ar 18 13 31,01216(22)# 15,1(3) мс β+, p (68,3%) 30S 5/2+
β+ (22,63%) 31Cl
β+, 2p (9,0%) 29P
β+, 3p (0,07%) 28Si
32Ar 18 14 31,9976378(19) 98(2) мс β+ (64,42%) 32Cl 0+
β+, p (35,58%) 31S
32mAr 5600(100) кэВ 5−#
33Ar 18 15 32,9899255(4) 173,0(20) мс β+ (61,3%) 33Cl 1/2+
β+, p (38,7%) 32S
34Ar 18 16 33,98027009(8) 843,8(4) мс β+ 34Cl 0+
35Ar 18 17 34,9752577(7) 1,7756(10) с β+ 35Cl 3/2+
36Ar 18 18 35,967545105(29) стабилен[n 1] 0+ 0,003336(4)
37Ar 18 19 36,96677631(22) 35,011(19) сут ЭЗ 37Cl 3/2+
38Ar 18 20 37,96273210(21) стабилен 0+ 0,000629(1)
39Ar 18 21 38,964313(5) 269(3) лет β 39K 7/2−
40Ar< 18 22 39,9623831238(24) стабилен 0+ 0,996035(4)
41Ar 18 23 40,9645006(4) 109,61(4) мин β 41K 7/2−
42Ar 18 24 41,963046(6) 32,9(11) года β 42K 0+
43Ar 18 25 42,965636(6) 5,37(6) мин β 43K 5/2(−)
44Ar 18 26 43,9649238(17) 11,87(5) мин β 44K 0+
45Ar 18 27 44,9680397(6) 21,48(15) с β 45K (5/27/2)−
46Ar 18 28 45,9680374(12) 8,4(6) с β 46K 0+
47Ar 18 29 46,9727681(12) 1,23(3) с β (99,8%) 47K (3/2−)
β, n (0,2%) 46K
48Ar 18 30 47,97608(33) 415(15) мс β 48K 0+
49Ar 18 31 48,98155(43)# 236(8) мс β 49K 3/2−#
50Ar 18 32 49,98569(54)# 106(6) мс β 50K 0+
51Ar 18 33 50,99280(64)# 60# мс [>200 нс] β 51K 3/2−#
52Ar 18 34 51,99863(64)# 10# мс β 52K 0+
53Ar 18 35 53,00729(75)# 3# мс β 53K (5/2−)#
β, n 52K
54Ar[7] 18 36 β 54K 0+
  1. Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в 36S

Пояснения к таблицеПравить

  • Распространённость изотопов приведена для земной атмосферы. Для других источников значения могут сильно отличаться.
  • Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.
  • Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.
  • Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

ПримечанияПравить

  1. Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В. Глава первая. Открытие. Происхождение. Распространенность. Применение // Инертные газы. — Изд. 2-е. — М.: Атомиздат, 1972. — С. 3—13. — 352 с. — 2400 экз.
  2. 1 2 Финкельштейн Д. Н. Глава IV. Инертные газы на Земле и в космосе // Инертные газы. — Изд. 2-е. — М.: Наука, 1979. — С. 76—110. — 200 с. — («Наука и технический прогресс»). — 19 000 экз.
  3. Пруткина М. И., Шашкин В. Л. Справочник по радиометрической разведке и радиометрическому анализу. М.: Энергоатомиздат, 1984, 167 с. (стр. 9)
  4. Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030003-1—030003-442. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
  5. 1 2 Данные приведены по Audi G., Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2017. — Vol. 41, iss. 3. — P. 030001-1—030001-138. — doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. — Bibcode2017ChPhC..41c0001A. 
  6. Mukha, I.; et al. (2018). “Deep excursion beyond the proton dripline. I. Argon and chlorine isotope chains”. Physical Review C. 98 (6): 064308–1–064308–13. arXiv:1803.10951. Bibcode:2018PhRvC..98f4308M. DOI:10.1103/PhysRevC.98.064308.
  7. Neufcourt, L.; Cao, Y.; Nazarewicz, W.; Olsen, E.; Viens, F. (2019). “Neutron drip line in the Ca region from Bayesian model averaging”. Physical Review Letters. 122 (6): 062502–1–062502–6. arXiv:1901.07632. Bibcode:2019PhRvL.122f2502N. DOI:10.1103/PhysRevLett.122.062502. PMID 30822058.