Interested Article - Изотопы аргона

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 :

³⁶ Ar ( изотопная распространённость 0,337 %)
³⁸ Ar (изотопная распространённость 0,063 %)
⁴⁰ Ar (изотопная распространённость 99,600 %) .

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

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

$\mathrm {{}_{19}^{40}K} +e^{-}\rightarrow \mathrm {{}_{18}^{40}Ar} +\nu _{e}+\gamma .$

Один грамм природного калия, с концентрацией радиоактивного изотопа ⁴⁰ K 0,012 ат.% в течение года порождает приблизительно 1,03·10 ⁷ атомов ⁴⁰ Ar. Таким образом, в минералах , содержащих калий, постепенно накапливается изотоп ⁴⁰ Ar, удерживаемый в кристаллических решётках , что позволяет по соотношению концентраций ⁴⁰ Ar/ ⁴⁰ K в минералах определить момент их кристаллизации . Этот калий-аргоновый метод является одним из основных методов ядерной геохронологии .

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

$\mathrm {{}_{17}^{36}Cl} \rightarrow \mathrm {{}_{18}^{36}Ar} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e},$

$\mathrm {{}_{16}^{33}S} +\mathrm {{}_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {{}_{18}^{36}Ar} +\mathrm {{}_{0}^{1}n} ,$

$\mathrm {{}_{17}^{35}Cl} +\mathrm {{}_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {{}_{18}^{38}Ar} +\mathrm {{}_{1}^{1}p} .$

Подавляющая часть космического аргона состоит из изотопов ³⁶ Ar и ³⁸ Ar. 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 ⁴⁰ Ar, они получили изотопный состав, очень близкий к составу космического аргона .

Таблица изотопов аргона

Символ нуклида	Z ( p )	N( n )	Масса изотопа ( а. е. м. )	Период полураспада (T _1/2 )	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Символ нуклида	Энергия возбуждения			Период полураспада (T _1/2 )	Канал распада	Продукт распада	Спин и чётность ядра	Распространённость изотопа в природе	Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
²⁹ Ar	18	11		~ 4⋅10 ⁻²⁰ с	2p	²⁷ S
³⁰ Ar	18	12	30,02247(22)	<10 пс	2p	²⁸ S	0+
³¹ Ar	18	13	31,01216(22)#	15,1(3) мс	β ⁺ , p (68,3%)	³⁰ S	5/2+
					β ⁺ (22,63%)	³¹ Cl
					β ⁺ , 2p (9,0%)	²⁹ P
					β ⁺ , 3p (0,07%)	²⁸ Si
³² Ar	18	14	31,9976378(19)	98(2) мс	β ⁺ (64,42%)	³² Cl	0+
³² Ar	18	14	31,9976378(19)	98(2) мс	β ⁺ , p (35,58%)	³¹ S	0+
^32m Ar	5600(100) кэВ						5−#
³³ Ar	18	15	32,9899255(4)	173,0(20) мс	β ⁺ (61,3%)	³³ Cl	1/2+
³³ Ar	18	15	32,9899255(4)	173,0(20) мс	β ⁺ , p (38,7%)	³² S	1/2+
³⁴ Ar	18	16	33,98027009(8)	843,8(4) мс	β ⁺	³⁴ Cl	0+
³⁵ Ar	18	17	34,9752577(7)	1,7756(10) с	β ⁺	³⁵ Cl	3/2+
³⁶ Ar	18	18	35,967545105(29)	стабилен			0+	0,003336(4)
³⁷ Ar	18	19	36,96677631(22)	35,011(19) сут	ЭЗ	³⁷ Cl	3/2+
³⁸ Ar	18	20	37,96273210(21)	стабилен			0+	0,000629(1)
³⁹ Ar	18	21	38,964313(5)	269(3) лет	β ⁻	³⁹ K	7/2−
⁴⁰ Ar<	18	22	39,9623831238(24)	стабилен			0+	0,996035(4)
⁴¹ Ar	18	23	40,9645006(4)	109,61(4) мин	β ⁻	⁴¹ K	7/2−
⁴² Ar	18	24	41,963046(6)	32,9(11) года	β ⁻	⁴² K	0+
⁴³ Ar	18	25	42,965636(6)	5,37(6) мин	β ⁻	⁴³ K	5/2(−)
⁴⁴ Ar	18	26	43,9649238(17)	11,87(5) мин	β ⁻	⁴⁴ K	0+
⁴⁵ Ar	18	27	44,9680397(6)	21,48(15) с	β ⁻	⁴⁵ K	(5/27/2)−
⁴⁶ Ar	18	28	45,9680374(12)	8,4(6) с	β ⁻	⁴⁶ K	0+
⁴⁷ Ar	18	29	46,9727681(12)	1,23(3) с	β ⁻ (99,8%)	⁴⁷ K	(3/2−)
⁴⁷ Ar	18	29	46,9727681(12)	1,23(3) с	β ⁻ , n (0,2%)	⁴⁶ K	(3/2−)
⁴⁸ Ar	18	30	47,97608(33)	415(15) мс	β ⁻	⁴⁸ K	0+
⁴⁹ Ar	18	31	48,98155(43)#	236(8) мс	β ⁻	⁴⁹ K	3/2−#
⁵⁰ Ar	18	32	49,98569(54)#	106(6) мс	β ⁻	⁵⁰ K	0+
⁵¹ Ar	18	33	50,99280(64)#	60# мс [>200 нс]	β ⁻	⁵¹ K	3/2−#
⁵² Ar	18	34	51,99863(64)#	10# мс	β ⁻	⁵² K	0+
⁵³ Ar	18	35	53,00729(75)#	3# мс	β ⁻	⁵³ K	(5/2−)#
⁵³ Ar	18	35	53,00729(75)#	3# мс	β ⁻ , n	⁵² K	(5/2−)#
⁵⁴ Ar	18	36			β ⁻	⁵⁴ K	0+

Теоретически может претерпевать двойной электронный захват в ³⁶ S

Пояснения к таблице

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.

Примечания

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.
↑ Финкельштейн Д. Н. Глава IV. Инертные газы на Земле и в космосе // [web.archive.org/web/20120905111329/publ.lib.ru/ARCHIVES/F/FINKEL'SHTEYN_David_Naumovich/_Finkel'shteyn_D.N..html Инертные газы]. — Изд. 2-е. — М. : Наука , 1979. — С. 76—110. — 200 с. — («Наука и технический прогресс»). — 19 000 экз.
Пруткина М. И., Шашкин В. Л. Справочник по радиометрической разведке и радиометрическому анализу. М.: Энергоатомиздат , 1984, 167 с. (стр. 9)
Данные приведены по Wang M. , Audi G. , Kondev F. G. , Huang W. J. , Naimi S. , Xu X. (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. — Vol. 41 , iss. 3 . — P. 030003-1—030003-442 . — doi : .
↑ Данные приведены по Audi G. , Kondev F. G. , Wang M. , Huang W. J. , Naimi S. (англ.) // . — 2017. — Vol. 41 , iss. 3 . — P. 030001-1—030001-138 . — doi : . — Bibcode : .
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 : . Bibcode : . doi : .
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 : . Bibcode : . doi : . PMID .