アルゴンの同位体

アルゴンの同位体（アルゴンのどういたい）は25種類が知られており、そのうち³⁶Ar、³⁸Ar、⁴⁰Arの3種類が安定同位体となっている。

太陽大気など宇宙における同位体存在比は³⁶Ar:84.2%, ³⁸Ar:15.8%, ⁴⁰Ar:0.026%と、³⁶Arが多い^[1]。これは宇宙の元素合成においてアルファ反応によりアルファ粒子の整数倍の原子が多量に合成されるためである。これに対し、地球大気中のアルゴンはほとんどがカリウム40（⁴⁰K）の崩壊により生成されたものであるため^{[注 1]}、以下の一覧に示す通り⁴⁰Arが圧倒的に多い。これにより、アルゴンの標準原子量は39.948(1) uとなっている。

地球の大気中では、宇宙線の作用により⁴⁰Arとともに³⁹Arが生成する。地球表面の環境では、³⁹Kによる中性子捕獲や⁴³Ca(n,α)⁴⁰Ar反応等によっても生じる^[2]。天然のアルゴン中の³⁹Arの割合は、(8.0±0.6)×10⁻¹⁶ g/gすなわち(1.01±0.08) Bq/kgと測定されている^[3]。³⁷Arは、大気圏での核実験により⁴⁰Ca(n,α)³⁷Ar反応で生成され、35日の半減期を持つ^[4]。地球大気中の⁴²Arの割合は、6×10⁻²¹程度である^[5]。

一覧

同位体核種	Z(p)	N(n)	同位体質量 (u)	半減期	核スピン数	天然存在比 (地球大気)	天然存在比 (範囲)
同位体核種	励起エネルギー			半減期	核スピン数	天然存在比 (地球大気)	天然存在比 (範囲)
³⁰Ar	18	12	30.02156(32)#	<20 ns	0+
³¹Ar	18	13	31.01212(22)#	14.4(6) ms	5/2(+#)
³²Ar	18	14	31.9976380(19)	98(2) ms	0+
^32mAr	5600(100)# keV			?	5-#
³³Ar	18	15	32.9899257(5)	173.0(20) ms	1/2+
³⁴Ar	18	16	33.9802712(4)	844.5(34) ms	0+
³⁵Ar	18	17	34.9752576(8)	1.775(4) s	3/2+
³⁶Ar	18	18	35.967545106(29)	STABLE	0+	0.003365(30)
³⁷Ar	18	19	36.96677632(22)	35.04(4) d	3/2+
³⁸Ar	18	20	37.9627324(4)	STABLE	0+	0.000632(5)
³⁹Ar	18	21	38.964313(5)	269(3) a	7/2-
⁴⁰Ar	18	22	39.9623831225(29)	STABLE	0+	0.996003(30)
⁴¹Ar	18	23	40.9645006(4)	109.61(4) min	7/2-
⁴²Ar	18	24	41.963046(6)	32.9(11) a	0+
⁴³Ar	18	25	42.965636(6)	5.37(6) min	(5/2-)
⁴⁴Ar	18	26	43.9649240(17)	11.87(5) min	0+
⁴⁵Ar	18	27	44.9680400(6)	21.48(15) s	(1/2,3/2,5/2)-
⁴⁶Ar	18	28	45.96809(4)	8.4(6) s	0+
⁴⁷Ar	18	29	46.97219(11)	1.23(3) s	3/2-#
⁴⁸Ar	18	30	47.97454(32)#	0.48(40) s	0+
⁴⁹Ar	18	31	48.98052(54)#	170(50) ms	3/2-#
⁵⁰Ar	18	32	49.98443(75)#	85(30) ms	0+
⁵¹Ar	18	33	50.99163(75)#	60# ms [>200 ns]	3/2-#
⁵²Ar	18	34	51.99678(97)#	10# ms	0+
⁵³Ar	18	35	53.00494(107)#	3# ms	(5/2-)#

注釈

^ 自然界に存在するカリウムのうち⁴⁰Kは天然放射性同位体であり、1.250×10⁹年の半減期を持つ。電子捕獲か陽電子放出（β⁺崩壊）により⁴⁰Ar（11.2%）となるか、またはベータ崩壊により⁴⁰Ca（88.8%）となる。この性質は、カリウム-アルゴン法として岩石の年代測定に用いられる。

参考文献

^ E. Anders and N. Greverse, Abundances of the elements: Meteoritic and solar. Geochim. Cosmochim. Acta 53 (1989), pp.197-214.
^ http://pubs.usgs.gov/bul/b2194/B2194-508.pdf
^ P. Benetti et al., Measurement of the specific activity of ³⁹Ar in natural argon. Nucl. Instr. Meth. A 574 (2007) 83 [1].
^ “⁴⁰Ar/³⁹Ar dating and errors”. 2007年3月7日閲覧。
^ V. D. Ashitkov et al., New experimental limit on the ⁴²Ar content in the Earth’s atmosphere. Nucl. Instr. Meth. A 416 (1998) 179 [2].

Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005).
Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

外部リンク

Argon isotopes data from The Berkeley Laboratory Isotopes Project's

[2] 自然界に存在するカリウムのうち⁴⁰Kは天然放射性同位体であり、1.250×10⁹年の半減期を持つ。電子捕獲か陽電子放出（β⁺崩壊）により⁴⁰Ar（11.2%）となるか、またはベータ崩壊により⁴⁰Ca（88.8%）となる。この性質は、カリウム-アルゴン法として岩石の年代測定に用いられる。

[1] E. Anders and N. Greverse, Abundances of the elements: Meteoritic and solar. Geochim. Cosmochim. Acta 53 (1989), pp.197-214.

[3] ttp://pubs.usgs.gov/bul/b2194/B2194-508.pdf

[4] P. Benetti et al., Measurement of the specific activity of ³⁹Ar in natural argon. Nucl. Instr. Meth. A 574 (2007) 83 [1].

[iso-5] “⁴⁰Ar/³⁹Ar dating and errors”. 2007年3月7日閲覧。

[6] V. D. Ashitkov et al., New experimental limit on the ⁴²Ar content in the Earth’s atmosphere. Nucl. Instr. Meth. A 416 (1998) 179 [2].

[1]

[注 1]

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[5]