Изотопы аргона

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Изото́пы арго́на — разновидности атомовядер) химического элемента аргона, имеющие разное содержание нейтронов в ядре. Аргон представлен в земной атмосфере тремя стабильными изотопами: 36Ar (0,337 %), 38Ar (0,063 %), 40Ar (99,600 %)[1][2]. Почти вся масса тяжёлого изотопа 40Ar возникла на Земле в результате радиоактивного изотопа калия 40K (содержание этого изотопа в изверженных породах в среднем составляет 3,1 г/т). Распад радиоактивного калия идёт по двум направлениям одновременно:

<math>\mathrm{{}^{40}_{19}K} \rightarrow \mathrm{{}^{40}_{20}Ca}+ e^- + \bar{\nu}_e,</math>

<math>\mathrm{{}^{40}_{19}K} + e^- \rightarrow \mathrm{{}^{40}_{18}Ar}+ \nu_e + \gamma.</math>

Первый процесс (обычный β-распад) с вероятностью 0,88 порождает стабильный изотоп 40Ca. Во втором процессе, с вероятностью 0,12 происходит К-захват, в результате чего образуется изотоп 40Ar. Один грамм природного калия, с концентрацией радиоактивного изотопа 40K 0,012 ат.%, содержащегося в горных породах или в виде растворов солей в водах, 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:

<math>\mathrm{{}^{36}_{17}Cl} \rightarrow \mathrm{{}^{36}_{18}Ar}+ e^- + \bar{\nu}_e,</math>

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

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

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 аргона

Символ
нуклида
Z(p) N(n) Масса изотопа[4]
(а. е. м.)
Избыток массы[4]
(кэВ)
Период
полураспада
[5]
(T1/2)
Спин и чётность
ядра[5]
Распространённость
изотопа в природе
[5]
(%)
Энергия возбуждения (кэВ)
30Ar 18 12 30,021560(320)# 20080(300)# < 20 нс 0+
31Ar 18 13 31,012120(220)# 11290(210)# 14,4(6) мс 5/2(+#)
32Ar 18 14 31,9976380(19) −2200,2(18) 98(2) мс 0+
32Arm[5] 5600(100)# 3400(100)#  ? 5
33Ar 18 15 32,9899257(5) −9384,1(4) 173,0(20) мс 1/2+
34Ar 18 16 33,9802712(4) −18377,2(4) 845(3) мс 0+
35Ar 18 17 34,9752576(8) −23047,4(7) 1,775(4) с 3/2+
36Ar 18 18 35,967545106(29) −30231,540(27) стабилен 0+ 0,3365(30)
37Ar 18 19 36,96677632(22) −30947,66(21) 35,04(4) дня 3/2+
38Ar 18 20 37,9627324(4) −34714,6(3) стабилен 0+ 0,0632(5)
39Ar 18 21 38,964313(5) −33242(5) 269(3) лет 7/2
40Ar 18 22 39,9623831225(29) −35039,8960(27) стабилен 0+ 99,6003(30)
41Ar 18 23 40,9645006(4) −33067,5(3) 109,61(4) мин 7/2
42Ar 18 24 41,963046(6) −34423(6) 32,9(11) лет 0+
43Ar 18 25 42,965636(6) −32010(5) 5,37(6) мин (5/2)
44Ar 18 26 43,9649240(17) −32673,1(16) 11,87(5) мин 0+
45Ar 18 27 44,9680400(6) −29770,6(5) 21,48(15) с (1,3,5)/2
46Ar 18 28 45,968090(40) −29720(40) 8,4(6) с 0+
47Ar 18 29 46,972190(110) −25910(100) 580(120) мс 3/2#
48Ar 18 30 47,974540(320)# −23720(300)# 500# мс 0+
49Ar 18 31 48,980520(540)# −18150(500)# 170(50) мс 3/2#
50Ar 18 32 49,984430(750)# −14500(700)# 85(30) мс 0+
51Ar 18 33 50,991630(750)# −7800(700)# 60(>200 нс)# мс 3/2#
52Ar 18 34 51,996780(970)# −3000(900)# 10# мс 0+
53Ar 18 35 53,004940(1070)# 4600(1000)# 3# мс 5/2#

Пояснения к таблице

  • Индексами 'm', 'n', 'p', 'q' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • 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 количества нейтронов в ядре 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.

Напишите отзыв о статье "Изотопы аргона"

Примечания

  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 // [publ.lib.ru/ARCHIVES/F/FINKEL%27SHTEYN_David_Naumovich/_Finkel%27shteyn_D.N..html 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. 1 2 Данные приведены по G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «[www.nndc.bnl.gov/amdc/masstables/Ame2003/Ame2003b.pdf The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.]». Nuclear Physics A 729: 337—676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2003NuPhA.729..337A 2003NuPhA.729..337A].
  5. 1 2 3 4 Данные приведены по G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «[www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties]». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bibcode: [adsabs.harvard.edu/abs/2003NuPhA.729....3A 2003NuPhA.729....3A].

Отрывок, характеризующий Изотопы аргона

– Не знаю; я думаю, коли он пишет, – и я напишу, – краснея, сказала она.
– И тебе не стыдно будет писать ему?
Соня улыбнулась.
– Нет.
– А мне стыдно будет писать Борису, я не буду писать.
– Да отчего же стыдно?Да так, я не знаю. Неловко, стыдно.
– А я знаю, отчего ей стыдно будет, – сказал Петя, обиженный первым замечанием Наташи, – оттого, что она была влюблена в этого толстого с очками (так называл Петя своего тезку, нового графа Безухого); теперь влюблена в певца этого (Петя говорил об итальянце, Наташином учителе пенья): вот ей и стыдно.
– Петя, ты глуп, – сказала Наташа.
– Не глупее тебя, матушка, – сказал девятилетний Петя, точно как будто он был старый бригадир.
Графиня была приготовлена намеками Анны Михайловны во время обеда. Уйдя к себе, она, сидя на кресле, не спускала глаз с миниатюрного портрета сына, вделанного в табакерке, и слезы навертывались ей на глаза. Анна Михайловна с письмом на цыпочках подошла к комнате графини и остановилась.
– Не входите, – сказала она старому графу, шедшему за ней, – после, – и затворила за собой дверь.
Граф приложил ухо к замку и стал слушать.
Сначала он слышал звуки равнодушных речей, потом один звук голоса Анны Михайловны, говорившей длинную речь, потом вскрик, потом молчание, потом опять оба голоса вместе говорили с радостными интонациями, и потом шаги, и Анна Михайловна отворила ему дверь. На лице Анны Михайловны было гордое выражение оператора, окончившего трудную ампутацию и вводящего публику для того, чтоб она могла оценить его искусство.
– C'est fait! [Дело сделано!] – сказала она графу, торжественным жестом указывая на графиню, которая держала в одной руке табакерку с портретом, в другой – письмо и прижимала губы то к тому, то к другому.
Увидав графа, она протянула к нему руки, обняла его лысую голову и через лысую голову опять посмотрела на письмо и портрет и опять для того, чтобы прижать их к губам, слегка оттолкнула лысую голову. Вера, Наташа, Соня и Петя вошли в комнату, и началось чтение. В письме был кратко описан поход и два сражения, в которых участвовал Николушка, производство в офицеры и сказано, что он целует руки maman и papa, прося их благословения, и целует Веру, Наташу, Петю. Кроме того он кланяется m r Шелингу, и m mе Шос и няне, и, кроме того, просит поцеловать дорогую Соню, которую он всё так же любит и о которой всё так же вспоминает. Услыхав это, Соня покраснела так, что слезы выступили ей на глаза. И, не в силах выдержать обратившиеся на нее взгляды, она побежала в залу, разбежалась, закружилась и, раздув баллоном платье свое, раскрасневшаяся и улыбающаяся, села на пол. Графиня плакала.
– О чем же вы плачете, maman? – сказала Вера. – По всему, что он пишет, надо радоваться, а не плакать.
Это было совершенно справедливо, но и граф, и графиня, и Наташа – все с упреком посмотрели на нее. «И в кого она такая вышла!» подумала графиня.
Письмо Николушки было прочитано сотни раз, и те, которые считались достойными его слушать, должны были приходить к графине, которая не выпускала его из рук. Приходили гувернеры, няни, Митенька, некоторые знакомые, и графиня перечитывала письмо всякий раз с новым наслаждением и всякий раз открывала по этому письму новые добродетели в своем Николушке. Как странно, необычайно, радостно ей было, что сын ее – тот сын, который чуть заметно крошечными членами шевелился в ней самой 20 лет тому назад, тот сын, за которого она ссорилась с баловником графом, тот сын, который выучился говорить прежде: «груша», а потом «баба», что этот сын теперь там, в чужой земле, в чужой среде, мужественный воин, один, без помощи и руководства, делает там какое то свое мужское дело. Весь всемирный вековой опыт, указывающий на то, что дети незаметным путем от колыбели делаются мужами, не существовал для графини. Возмужание ее сына в каждой поре возмужания было для нее так же необычайно, как бы и не было никогда миллионов миллионов людей, точно так же возмужавших. Как не верилось 20 лет тому назад, чтобы то маленькое существо, которое жило где то там у ней под сердцем, закричало бы и стало сосать грудь и стало бы говорить, так и теперь не верилось ей, что это же существо могло быть тем сильным, храбрым мужчиной, образцом сыновей и людей, которым он был теперь, судя по этому письму.
– Что за штиль, как он описывает мило! – говорила она, читая описательную часть письма. – И что за душа! Об себе ничего… ничего! О каком то Денисове, а сам, верно, храбрее их всех. Ничего не пишет о своих страданиях. Что за сердце! Как я узнаю его! И как вспомнил всех! Никого не забыл. Я всегда, всегда говорила, еще когда он вот какой был, я всегда говорила…
Более недели готовились, писались брульоны и переписывались набело письма к Николушке от всего дома; под наблюдением графини и заботливостью графа собирались нужные вещицы и деньги для обмундирования и обзаведения вновь произведенного офицера. Анна Михайловна, практическая женщина, сумела устроить себе и своему сыну протекцию в армии даже и для переписки. Она имела случай посылать свои письма к великому князю Константину Павловичу, который командовал гвардией. Ростовы предполагали, что русская гвардия за границей , есть совершенно определительный адрес, и что ежели письмо дойдет до великого князя, командовавшего гвардией, то нет причины, чтобы оно не дошло до Павлоградского полка, который должен быть там же поблизости; и потому решено было отослать письма и деньги через курьера великого князя к Борису, и Борис уже должен был доставить их к Николушке. Письма были от старого графа, от графини, от Пети, от Веры, от Наташи, от Сони и, наконец, 6 000 денег на обмундировку и различные вещи, которые граф посылал сыну.


12 го ноября кутузовская боевая армия, стоявшая лагерем около Ольмюца, готовилась к следующему дню на смотр двух императоров – русского и австрийского. Гвардия, только что подошедшая из России, ночевала в 15 ти верстах от Ольмюца и на другой день прямо на смотр, к 10 ти часам утра, вступала на ольмюцкое поле.