アルゴンの同位体

アルゴン の同位体（18 Ar）
主な同位体[1]減衰
アイソトープ豊富半減期 （t 1/2）モード製品
36アルゴン0.334%安定した
37アルゴントレース35.01日ε37 Cl
38アルゴン0.0630%安定した
39アルゴントレース302歳β −39K​
40アルゴン99.6%安定した
41アルトレース109.61分β −41K​
42アルゴンシンセ32.9歳β −42K​
標準原子量 A r °(Ar)
  • [39.792、 39.963 ] [2]
  • 39.95 ± 0.16  （要約）[3]

アルゴン（18 Ar）には、 29 Arから54 Arまでの26の同位体が知られており、そのうち3つ（36 Ar、38 Ar、40 Ar）は安定しています。地球上では、40 Arが天然アルゴンの99.6%を占めています。最も長寿命の放射性同位体は、半減期が302年の39 Ar、半減期が32.9年の42 Ar、そして半減期が35.01日の37 Arです。その他の同位体の半減期は2時間未満で、ほとんどが1分未満です。38 Arより軽い同位体は塩素またはより軽い元素に崩壊し、重い同位体はカリウムにベータ崩壊します。

天然に存在する40 Kは半減期が1.248 × 109年で電子捕獲（10.72%）と陽電子放出（0.001%）によって安定な40 Ar、またベータ崩壊（89.28%）によって安定な40 Caに崩壊する。これらの特性と比率は、カリウム-アルゴン年代測定によって岩石の年代を決定する際に用いられる。 [4]

多くの岩石に40 Arが閉じ込められているにもかかわらず、溶融、粉砕、拡散によって放出される可能性があります。地球の大気中のアルゴンの99.6%は40 Arであるため、地球の大気中のアルゴンのほぼ全ては40 K崩壊の生成物です。一方、太陽、そしておそらく原始的な星形成雲では、アルゴンは約85%が36 Ar、約15%が38 Ar、そして微量の40 Arで構成されています。同様に、外惑星の大気中の同位体比は、36 Ar：38 Ar：40 Arで、8400：1600：1と測定されています。[5]

地球の大気圏では、放射性の39 Ar（そして少量の37 Ar）が宇宙線活動によって主に40 Arから生成されます。地下環境では、39 Kまたは42 Caによる中性子捕獲によっても39 Arが生成され、それぞれ陽子またはアルファ線が放出されます。また、37 Arは地下核爆発でも同様に40 Caから生成されます。[4]天然アルゴン中の39 Ar含有量は、(8.6±0.4)×10 −16 g/g、または(0.964±0.024) Bq/kg重量と測定されています。[6]

地球の大気中の42 Ar（半減期33年）の含有量は、以前には宇宙線生成同位体として報告されていたものの、 [7]元素の6×10 −21よりも低い。 [8]多くの研究は、宇宙線生成同位体が減少されたアルゴン、いわゆる減少アルゴンを必要としており、 [9]これは、これらの同位体が崩壊するのに十分な時間、大気から隔離された地下の資源から得られる可能性がある。

36 Arは水素化アルゴンの形で、 2013年にかに星雲の 超新星残骸で検出されました。[10] [11]これは宇宙空間で貴分子が検出された初めてのケースでした。[10] [11]

同位体のリスト


核種
[n 1]		Z北同位体質量 （Da）[12] [n 2] [n 3]
半減期[1]
減衰
モード[1]
[n 4]		娘
同位体
[n 5]		スピンと
パリティ[1]
[n 6] [n 7]		天然存在比 （モル分率）
励起エネルギー通常の割合[1]変動の範囲
29 Ar [13]181129.04076(47)#2ページ27 S5/2+#
30アルゴン181230.02369(19)#10 ps未満2ページ28 S0歳以上
31アル181331.01216(22)#15.0(3)ミリ秒β +、p（68.3％）30秒5/2+
β + (22.63%)31 Cl
β +、2p（9.0％）29ページ
β +、3p（0.07％）28シ
β +、p、α ? (<0.38%)26シ
β +、α? (<0.03%)27ページ
2p? (<0.03%)29 S
32アルゴン181431.9976378(19)98(2) ミリ秒β + (64.42%)32 Cl0歳以上
β +、p（35.58％）31 S
33アルゴン181532.98992555(43)173.0(20)ミリ秒β + (61.3%)33 Cl1/2以上
β +、p（38.7％）32 S
34アルゴン181633.980270092(83)846.46(35)ミリ秒β +34 Cl0歳以上
35アルゴン181734.97525772(73)1.7756(10)秒β +35 Cl3/2以上
36アルゴン181835.967545106(28)観測的に安定している[n 8]0歳以上0.003336(210)
37アルゴン181936.96677630(22)35.011(19) dEC37 Cl3/2以上トレース[n 9]
38アルゴン182037.96273210(21)安定した0歳以上0.000629(70)
39 Ar [n 10]182138.9643130(54)302(10) 年[14] [15]β −39K​7月2日8 × 10 −16 [16] [n 9]
40 Ar [n 11]182239.9623831220(23)安定した0歳以上0.996035(250) [n 12]
41アル182340.96450057(37)109.61(4)分β −41K​7月2日トレース[n 9]
42アルゴン182441.9630457(62)32.9(11) 年β −42K​0歳以上
43アルゴン182542.9656361(57)5.37(6)分β −43K​5/2(−)
44アルゴン182643.9649238(17)11.87(5)分β −44K​0歳以上
45アルゴン182744.96803973(55)21.48(15)秒β −45K​（5/2−、7/2−）
46アル182845.9680392(25)8.4(6)秒β −46K​0歳以上
47アルゴン182946.9727671(13)1.23(3)秒β −（>99.8%）47K​(3/2)−
β − , n ? (<0.2%)46K​
48アルゴン183047.976001(18)415(15)ミリ秒β −（62％）48K​0歳以上
β −、n (38%)47K​
49 Ar183148.98169(43)#236(8)ミリ秒β −49K​3/2−#
β −、n (29%)48K​
β −、2n?47K​
50 Ar183249.98580(54)#106(6) ミリ秒β −（63％）50K​0歳以上
β −、n (37%)49K​
β −、2n?48K​
51アル183350.99303(43​​)#30# ミリ秒
[>200 ナノ秒]		β − ?51キロ1/2−#
β −、n?50K​
β −、2n?49K​
52アルゴン183451.99852(64)#40# ミリ秒
[>620 ナノ秒]		β − ?52キロ0歳以上
β −、n?51キロ
β −、2n?50K​
53アルゴン183553.00729(75)#20# ミリ秒
[>620 ナノ秒]		β − ?53キロ5/2−#
β −、n?52キロ
β −、2n?51キロ
54アル183654.01348(86)#5# ミリ秒
[>400 ナノ秒]		β − ?54K​0歳以上
β −、n?53キロ
β −、2n?52キロ
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ m Ar – 励起核異性体。
  2. ^ ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
  3. ^ # – 原子質量は # でマークされています。値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されています。
  4. ^ 崩壊のモード:
    EC:電子捕獲



    名前:中性子放出
    p:陽子放出
  5. ^ 太字の記号は娘製品です – 娘製品は安定しています。
  6. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数を持つスピンを示します。
  7. ^ # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種 (TNN) の傾向から導き出されたものです。
  8. ^ 36 S（放射能の証拠が観測されていない理論的に最も軽い不安定核種）への二重電子捕獲を受けると考えられている
  9. ^ abc 宇宙線生成核種
  10. ^ アルゴン-アルゴン年代測定に使用
  11. ^ アルゴン-アルゴン年代測定とカリウム-アルゴン年代測定で使用される
  12. ^ 岩石中の40 Kから生成される。これらの比率は地球上のものである。宇宙における存在量は36 Arよりはるかに少ない。

参照

アルゴン以外の娘核種

参考文献

  1. ^ abcde Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). 「NUBASE2020による核特性の評価」(PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3) 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ 「標準原子量：アルゴン」CIAAW . 2017年。
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022年5月4日). 「元素の標準原子量2021（IUPAC技術報告書）」. Pure and Applied Chemistry . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
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  6. ^ P. Adhikari; et al. (2023). 「DEAP-3600検出器を用いた大気アルゴン中の39Arの比活性の精密測定」. The European Physical Journal C. 83 ( 7): 642. arXiv : 2302.14639 . doi :10.1140/epjc/s10052-023-11678-6.
  7. ^ 例えば、Barabash, AS; Saakyan, RR; Umatov, VI (2016). 「地球大気中の42Ar濃度について」.核物理学研究における計測機器と方法 セクションA：加速器、分光計、検出器および関連機器. 839 : 39– 42. arXiv : 1609.08890 . doi :10.1016/j.nima.2016.09.042.
  8. ^ VD Ashitkov; et al. (1998). 「地球大気中の42 Ar含有量に関する新たな実験的限界」. Nuclear Instruments and Methods A. 416 ( 1): 179– 181. Bibcode :1998NIMPA.416..179A. doi :10.1016/S0168-9002(98)00740-2.
  9. ^ HO Back; et al. (2012). 「地下資源からの枯渇したアルゴン」. Physics Procedia . 37 : 1105–1112 . Bibcode :2012PhPro..37.1105B. doi : 10.1016/j.phpro.2012.04.099 .
  10. ^ ab Quenqua, Douglas (2013年12月13日). 「宇宙で発見された貴重な分子」.ニューヨーク・タイムズ. 2013年12月13日閲覧。
  11. ^ ab Barlow, MJ; et al. (2013). 「 かに星雲における希ガス分子イオン36 ArH+の検出」. Science . 342 (6164): 1343– 1345. arXiv : 1312.4843 . Bibcode :2013Sci...342.1343B. doi :10.1126/science.1243582. PMID:  24337290. S2CID  : 37578581.
  12. ^ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). 「AME 2020 原子質量評価 (II). 表、グラフ、参考文献*」. Chinese Physics C. 45 ( 3) 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  13. ^ Mukha, I.; et al. (2018). 「陽子ドリップラインを超えた深遠な探査．I. アルゴンおよび塩素同位体鎖」. Physical Review C. 98 ( 6) 064308: 064308–1–064308–13. arXiv : 1803.10951 . Bibcode :2018PhRvC..98f4308M. doi :10.1103/PhysRevC.98.064308. S2CID  119384311.
  14. ^ P. Adhikari; et al. (2025). 「DEAP-3600検出器を用いた3.4年間のデータによる39Arの半減期の直接測定」.欧州物理学ジャーナルC. 85 ( 7): 728. doi : 10.1140/epjc/s10052-025-14289-5 .
  15. ^ これは信頼できるように見えますが、NUBASE2020の値は268（8）年であり、その差異はまだ説明されていません。
  16. ^ Lu, Zheng-Tian (2013年3月1日). 「捕捉された原子が地球の地下水について明らかにするもの」. Physics Today . 66 (3): 74– 75. Bibcode :2013PhT....66c..74L. doi :10.1063/PT.3.1926.
  • バークレー研究所同位体プロジェクトのアルゴン同位体データ
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