カルシウムの同位体

カルシウム の同位体（20 Ca）
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
40カルシウム 96.9% 安定した
41カルシウム トレース9.94 × 10 4 年ε41K​
42カルシウム 0.647% 安定した
43カルシウム 0.135% 安定した
44カルシウム 2.09% 安定した
45カルシウム シンセ162.61日β −45 Sc
46カルシウム 0.004% 安定した
47 Ca シンセ 4.536日β −47 Sc
48カルシウム0.187% 5.6 × 10 19 年β − β −48ティ
標準原子量A r °(Ca)

カルシウム（20 Ca ）には、35 Caから60 Ca までの 26 個の同位体が知られています。5 個の安定同位体（40 Ca、42 Ca、43 Ca、44 Ca、46 Ca）と、半減期が非常に長いため実質的に安定している同位体（ 48 Ca ）が 1 つあります。最も豊富な同位体である40 Ca と希少な46 Ca は、エネルギー的理由から理論的に不安定ですが、それらの崩壊は観測されていません。カルシウムには、半減期が99,400 年の宇宙線生成同位体41 Caもあります。空気中で生成される宇宙線生成同位体とは異なり、41 Ca は岩石や土壌中の固体40 Ca の中性子放射化によって生成されます。そのほとんどは、宇宙線生成中性子束がまだ十分に強い土壌柱の上部 1 メートルで生成されます。最も安定した人工同位体は、半減期が162.61日のカルシウム45と、半減期が4.536日のカルシウム 47です。その他のカルシウム同位体の半減期は数分以下です。

40 Ca は天然カルシウムの約 97% を構成し、主に恒星内での元素合成 (アルファ過程) によって生成されます。しかし、 40 Ar 同様、一部の40 Ca は放射性元素であり、40 Kの放射性崩壊によって生成されます。K -Ar 年代測定は地質学で広く使用されてきたが、自然界での40 Caの普及により、初期の研究では K-Ca 年代測定の普及が当初は妨げられ、20 世紀になってもわずかな研究しかありませんでした。しかし、ますます精度が高まっている熱イオン化 ( TIMS ) 法と衝突セルマルチコレクタ誘導結合プラズマ質量分析( CC-MC-ICP-MS ) 法を使用する現代の技術は、 Rb-Sr 年代測定 法に類似したK-Ca 年代測定[ 4 ] [ 5 ]の成功、および大陸地殻下部からの K 損失の決定[ 6 [ 7 ] [ 8 ]

カルシウムの安定同位体比（最も典型的には44Ca / 40Caまたは44Ca / 42Ca、デルタ表記では「δ44Ca」および「δ44/42Ca」と表記される）も、骨粗鬆症の早期発見[ 9 ]から火山噴火のタイムスケールの定量化に至るまで、自然科学のさまざまな分野で広く使用されています。[ 10 ]その他の応用としては、CO2注入地点における炭素隔離効率の定量化[ 11 ]および海洋酸性化の理解、 [ 12 ]花崗岩[ 13 ]やカーボナタイトの形成など、普遍的かつ稀なマグマプロセスの探査、[ 14 ]恐竜を含む現代および古代の栄養網の追跡、 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]古代人の離乳習慣の評価、 [ 18 ]などの数多くの新たな応用が挙げられます。

同位体のリスト

核種 Z北同位体質量（Da）[ 19 ] [ n 1 ]半減期[ 1 ] [ n 2 ]減衰モード[ 1 ] [ n 3 ]娘同位体[ n 4 ]スピンとパリティ[ 1 ] [ n 5 ] [ n 6 ]天然存在比（モル分率）
通常の割合[ 1 ]変動の範囲
35カルシウム 20 15 35.00557(22)# 25.7(2)ミリ秒 β +、p（95.8％） 34アルゴン 1/2+#
β +、2p（4.2％） 33 Cl
β +（まれ） 35K​
36カルシウム 20 16 35.993074(43) 100.9(13)ミリ秒 β +、p（51.2％） 35アルゴン 0歳以上
β + (48.8%) 36K​
37カルシウム 20 17 36.98589785(68) 181.0(9)ミリ秒 β +、p（76.8％） 36アルゴン3/2以上
β + (23.2%) 37K​
38カルシウム 20 18 37.97631922(21) 443.70(25)ミリ秒 β +38K​ 0歳以上
39カルシウム 20 19 38.97071081(64) 860.3(8)ミリ秒 β +39K​3/2以上
40 Ca [ n 7 ]20 20 39.962590850(22) 観測的に安定している[ n 8 ]0歳以上 0.9694(16) 0.96933～0.96947
41カルシウム 20 21 40.96227791(15) 9.94(15)×10 4年 EC41K​7月2日 トレース[ n 9 ]
42カルシウム 20 22 41.95861778(16) 安定した0歳以上 0.00647(23) 0.00646～0.00648
43カルシウム 20 23 42.95876638(24) 安定した7月2日 0.00135(10) 0.00135～0.00135
44カルシウム 20 24 43.95548149(35) 安定した0歳以上 0.0209(11) 0.02082～0.02092
45カルシウム 20 25 44.95618627(39) 162.61(9) d β −45 Sc7月2日
46カルシウム 20 26 45.9536877(24) 観測的に安定している[ n 10 ]0歳以上 4×10 −54×10 −5 –4×10 −5
47 Ca 20 27 46.9545411(24) 4.536(3) d β −47 Sc 7月2日
48 Ca [ n 11 ] [ n 12 ]20 28 47.952522654(18) 5.6(10)×10 19 歳β − β − [ n 13 ] [ n 14 ]48ティ0歳以上 0.00187(21) 0.00186～0.00188
49カルシウム 20 29 48.95566263(19) 8.718(6)分 β −49 Sc 3/2−
50カルシウム 20 30 49.9574992(17) 13.45(5)秒 β −50 Sc 0歳以上
51カルシウム 20 31 50.96099566(56) 10.0(8)秒 β −51 Sc 3/2−
52カルシウム 20 32 51.96321365(72) 4.6(3)秒 β −（>98％） 52 Sc 0歳以上
β −、n (<2%) 51 Sc
53カルシウム 20 33 52.968451(47) 461(90)ミリ秒 β −（60％） 53 Sc 1/2−#
β −、n (40%) 52 Sc
54カルシウム 20 34 53.972989(52) 90(6)ミリ秒 β −54 Sc 0歳以上
55カルシウム 20 35 54.97998(17) 22(2) ミリ秒 β −55 Sc 5/2−#
56カルシウム 20 36 55.98550(27) 11(2) ミリ秒 β −56 Sc 0歳以上
57カルシウム 20 37 56.99296(43)# 8# ミリ秒 [>620 ナノ秒] 5/2−#
58カルシウム 20 38 57.99836(54)# 4# ミリ秒 [>620 ナノ秒] 0歳以上
59カルシウム 20 39 59.00624(64)# 5# ミリ秒 [>400 ナノ秒] 5/2−#
60カルシウム 20 40 60.01181(75)# 2# ミリ秒 [>400 ナノ秒] 0歳以上
61 Ca [ 21 ] [ n 15 ]20 41 61.02041(86)# 1# ミリ秒 1/2−#
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ ( ) – 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。
  2. ^大胆な半減期 – ほぼ安定しており、半減期は宇宙の年齢よりも長い。
  3. ^ 崩壊のモード:
    EC:電子捕獲

    名前:中性子放出
    p:陽子放出
  4. ^太字の記号は娘製品です – 娘製品は安定しています。
  5. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数によるスピンを示します。
  6. ^ # – # 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。
  7. ^陽子と中性子の数が等しい、観測的に安定な最も重い核種
  8. ^ 40 Arへの二重電子捕獲を受け、半減期は10 22年
  9. ^宇宙線生成核種
  10. ^ β − β −崩壊して46 Tiに
  11. ^原始放射性核種
  12. ^非常に長い部分半減期を持つ三重ベータ崩壊を起こすことができると考えられている
  13. ^二重ベータ崩壊を起こすことが知られている最も軽い核種
  14. ^ β崩壊して48Scになり、部分半減期が1.1を超えるとも理論づけられている。+0.8 −0.6×10 21年[ 20 ]
  15. ^この同位体の発見は未確認である

カルシウム48

カルシウム48約2g

カルシウム48は28個の中性子を持つ二重魔法核であり、軽い原始核としては異例に中性子過剰である。カルシウム48は二重ベータ崩壊を起こし、半減期は約5.6×10 19年と極めて長いが、理論的には単一ベータ崩壊も可能である。この崩壊はSD核殻モデル で解析でき、他のどの二重ベータ崩壊よりもエネルギーが高い（4.27  MeV）。[ 22 ]カルシウム48は、中性子過剰[ 23 ]および超重[ 24 ]同位体の前駆体として用いられる。

カルシウム60

カルシウム60は、2020年現在、最も重い同位体として知られています。[ 1 ] 2018年に理化学研究所で59 Caと他の元素の7つの同位体とともに初めて観測されました。 [ 25 ]その存在は、少なくとも70 Caまでのカルシウムの偶数窒素同位体が存在することを示唆していますが、59 Caはおそらく奇数窒素に結合した最後の同位体です。[ 26 ]以前の予測では、最も重い偶数同位体は60 Caで、59 Caは結合していないと推定されていました。[ 25 ]

中性子過剰領域ではN = 40が魔法数となるため、60 Caは68 Ni同位体で観測されているように、当初は二重魔法核である可能性があると考えられていました。[ 27 ] [ 28 ]しかし、その後の近傍核種56 Ca、58 Ca、および62 Tiの分光測定により、 64 Crの周囲に存在することが知られている反転島に位置するはずであると予測されました。[ 28 ] [ 29 ]

参照

カルシウム以外の娘生成物

参考文献

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