Izotopy vápníku

Vápníku ( Ca ), má 24 izotopů hmotnostní množství známých pohybující se mezi 34 a 57, ale žádný jaderný izomer známé. Pět z těchto izotopů je stabilních, 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca a 46 Ca ( 40 Ca a 46 Ca je podezření, že jsou extrémně dlouhými radioizotopy, ale dosud nebyl pozorován žádný rozpad) a radioizotop ( 48 Ca ) má tak dlouhý poločas rozpadu (43 × 10 18  let, což je téměř tři miliardykrát)věku vesmíru ), který je v praxi považován za stabilní. Jádro 60 Ca (40  neutrony ) byl syntetizován v roce 2018 a 2020 výpočtů ab initio předpovědět existenci izotopů z vápníku s 48 a 50 neutronů, nebo dokonce 56 nebo více.

Nejhojnějším izotopem je 40 Ca, což představuje téměř 97% stávajícího vápníku, 44 Ca 2%, další tři izotopy sdílejí zbývající 1%. Standardní atomová hmotnost vápníku je tedy 40,078 (4)  u , což je blízko k izotopové hmotnosti 40 Ca.

Vápník má také kosmogenní izotop , 41 Ca, radioaktivní s poločasem 102 000 let.

Nejstabilnější z umělých radioizotopů je 45 Ca s biologickým poločasem 163 dnů. Všechny ostatní izotopy mají poločas méně než 5 dní a nejvíce méně než 1 minutu. Nejméně stabilní - kromě 60 Ca - je 34 Ca s poločasem rozpadu kratším než 35 nanosekund.

S výjimkou 34 Ca, které se rozpadá emisí protonů , se lehčí izotopy rozpadají převážně nebo částečně β + rozpadem na izotopy draslíku , některé se rozpadají pozitronovou emisí a pak protonovou emisí na izotopy argonu . 41 Ca se rozpadá elektronovým záchytem a nejtěžší radioizotopy rozpadem β - na izotopy skandia , některé z velké části β - následované emisí neutronů . 48 Ca je nejlehčí izotop, který se rozpadá dvojitým β - rozpadem na 48 Ti .

Přírodní vápník

Přírodní vápník je tvořen pěti stabilními izotopy 40 Ca (převážně většina), 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca a 46 Ca, kvazistabilním izotopem 48 Ca a kosmogenním radioizotopem 41 Ca.

Izotop Hojnost

(molární procento)

Rozsah variací
40 Ca. 96,941 (156)% 96,933 - 96,947
41 Ca Stopy
42 Ca. 0,647 (23)% 0,646 - 0,648
43 Ca. 0,135 (10)%
44 Ca. 2,086 (110)% 2,082 - 2,092
46 Ca. 0,004 (3)%
48 Ca. 0,187 (21)% 0,186 - 0,188

Vápník 40

Vápenatý 40 ( 40 Ca) je vápník izotop, jehož jádro se skládá z 20 protonů a 20 neutronů . Je to stabilní izotop, který představuje 97% vápníku přítomného v přírodě. Kromě této skutečnosti je 40 Ca také produktem rozpadu 40 K se 40 Ar . Zatímco datování draslíkem a argonem je v geologii hojně využíváno, prevalence 40 Ca nad jinými izotopy vápníku v přírodě vylučuje jeho použití při datování. Pro datování K- Ca byly použity techniky využívající hmotnostní spektrometrii a dvojité izotopové ředění (nebo dvojité izotopové ředění) .

Vápník 41

Vápenatý 41 ( 41 Ca) je izotop vápníku, jejichž jádro má 21 neutronů . Jedná se o radioizotop s průměrným poločasem rozpadu (102 000 let), jehož radioaktivní rozpad při elektronovém záchytu vede k draslíku 41 , který je stabilní.

Vápník 41 je kosmogenní izotop , tj. vznikající působením kosmických paprsků . Nicméně, to není produkován v zemské atmosféře , jako většina ostatních kosmogenního izotopů, ale neutronová aktivační o 40 Ca, hlavně v prvním metru na zem, kde tok kosmogenního neutronů je stále dostatečně silný.

Vápník 41 je také „otcovským“ izotopem uhasené radioaktivity , tj. Byl přítomen během formování sluneční soustavy, ale tato prvotní jádra se úplně rozpadla. Tato počáteční přítomnost je doložena pozorováním přebytku draslíku 41 v CAI různých typů chondritů .

Předpokládá se použití vápníku 41 pro radiační aplikace . Vápníku je ve skutečnosti v hojném množství přítomno v kostech a poločas vápníku 41 je téměř pětkrát delší než u uhlíku 14  : datování vápníkem 41 by tedy teoreticky umožnilo věk řádově před stovkami tisíc let, kde datování uhlíku-14 je neúčinné za 50 000 let. Tato metoda však dosud nebyla použita, protože představuje praktické obtíže: vápník 41 je ve vzorcích velmi vzácný ve srovnání s vápníkem 40 a aby se zajistilo, že atomy vápníku 41 pocházejí ze života organismu, ve kterém byly vzorky uloženy hluboko v zemi nebo v jeskyni.

Vápník 42 a vápník 44

Tyto dva izotopy jsou stabilní. Slabě proměnná 42 Ca / 44 Ca izotopový poměr může být použit k rozlišení různých typů stravy . Bylo tedy bylo možné ukázat, že alespoň kolem 120 a 100  Ma BP v severní Africe , abelisaurids a carcharodontosauridae ( teropodní dinosauři ) přednostně lovili pozemskou kořist (včetně býložravých dinosaurů), zatímco spinosaurs byli Piscivorous , zatímco obří krokodýli jako sarcosuchus měl smíšená strava. Tyto izotopy lze také použít ke kvantifikaci podílu mléčných výrobků v potravinách z kostí, zejména během neolitické revoluce .

Vápník 48

Vápenatý 48 ( 48 Ca) je izotop vápníku, jehož jádro se skládá z 20 protonů a 28 neutronů . Jedná se o extrémně dlouhý radioizotop s poločasem rozpadu (43 × 10 18 let), který je pro praktické aplikace považován za stabilní.

Symbol
izotopu 		Z ( p ) N ( n ) Izotopová hmotnost (u) Poločas rozpadu
Decay způsob (y)		 Izotop (synové) - syn Jaderná rotace
34 Ca. 20 14 34.01412 (32) # <35 ns p 33 K. 0+
35 Ca. 20 15 35.00494 (21) # 25,7 (2) ms β + (> 99,9%) 35 K. 1/2 + #
β + , p (<0,1%) 34 Ar
36 Ca. 20 16 35,99309 (4) 102 (2) ms β + , p (56,8%) 35 Ar 0+
β + (43,2%) 36 K.
37 Ca. 20 17 36,98 5870 (24) 181,1 (10) ms β + , p (74,5%) 36 Ar (3/2 +)
β + (25,5%) 37 K.
38 Ca 20 18 37.976318 (5) 440 (8) ms β + 38 K. 0+
39 Ca. 20 19 38,9707197 (20) 859,6 (14) ms β + 39 K. 3/2 +
40 Ca. 20 20 39,96259098 (22) Pozorováno stabilní 0+
41 Ca 20 21 40,96227806 (26) 1,02 (7) × 10 5 a TENTO 41 K. 7 / 2-
42 Ca. 20 22 41.95861801 (27) Stabilní 0+
43 Ca. 20 23 42.9587666 (3) Stabilní 7 / 2-
44 Ca. 20 24 43.9554818 (4) Stabilní 0+
45 Ca. 20 25 44.9561866 (4) 162,67 (25) j β - 45 Sc 7 / 2-
46 Ca. 20 26 45,9536926 (24) Pozorováno stabilní 0+
47 Ca. 20 27 46,9545460 (24) 4,536 (3) d β - 47 Sc 7 / 2-
48 Ca. 20 28 47.952534 (4) 43 (38) × 10 18 a β - β - 48 Ti 0+
49 Ca. 20 29 48,955674 (4) 8,718 (6) min β - 49 Sc 3 / 2-
50 Ca. 20 30 49.957519 (10) 13,9 (6) s β - 50 Sc 0+
51 Ca. 20 31 50,9615 (1) 10,0 (8) s β - (> 99,9%) 51 Sc (3/2 -) #
β - , n (<0,1%) 50 Sc
52 Ca. 20 32 51,96510 (75) 4,6 (3) s β - (98%) 52 Sc 0+
β - , n (2%) 51 Sc
53 Ca. 20 33 52,97005 (54) # 90 (15) ms β - (70%) 53 Sc 3 / 2- #
β - , n (30%) 52 Sc
54 Ca. 20 34 53,97435 (75) # 50 # ms [> 300 ns] β - , n 53 Sc 0+
β - 54 Sc
55 Ca. 20 35 54,98055 (75) # 30 # ms [> 300 ns] β - 55 Sc 5 / 2- #
56 Ca 20 36 55.98557 (97) # 10 # ms [> 300 ns] β - 56 Sc 0+
57 Ca 20 37 56,99236 (107) # 5 # ms β - 57 Sc 5 / 2- #
β - , n 56 Sc
  1. Zkratka:
    CE: elektronické snímání .
  2. Stabilní izotopy v tuku.
  3. Těžší nuklid se stejným počtem protonů a neutronů, u nichž nebylo pozorováno, že se rozpadají.
  4. Podezření na rozpad dvojitým zachycením elektronů ve 40 Ar s poločasem nejméně 5,9 × 10 21 let.
  5. Kosmogenní radioizotop .
  6. Otec izotop zaniklé radioaktivity .
  7. Podezření na rozpad dvojitého β - β - v 46 Ti s poločasem nejméně 2,8 x 10 15 let.
  8. Prvotní radionuklid .
  9. Lehčí známý nuklid procházející dvojitým beta rozpadem .

Poznámky

Poznámky, reference a zdroje

Poznámky

  1. Přebytky 41 K, dceřiného izotopu 41 Ca, jsou demonstrovány pozorováním lineární korelace mezi poměrem izotopů 41 K / 39 K a chemickým poměrem Ca / K v uvažovaných vzorcích.

Reference

  1. (en) Andrew Grant, „  Komplexní teoretický průzkum jader  “ , Physics Today ,15. ledna 2021( DOI  10.1063 / PT.6.1.20210115a ).
  2. (in) S. R. Stroberg, J. D. Holt, A. Schwenk a J. Simonis, „  Ab Initio Limits of Atomic Nuclei  “ , Physical Review Letters , sv.  126, n O  212. ledna 2021Bod n o  022 501 ( DOI  10,1103 / PhysRevLett.126.022501 ).
  3. (en) Eric Delson, Ian Tattersall a kol. , Encyclopedia of Human Evolution a pravěku , Routledge ,2004( 1 st  ed. , 1999), 753  str. ( ISBN  978-0-8153-1696-1 ) , str.  153, Encyclopedia of Human Evolution and Prehistory on Google Books .
  4. Étienne Roth ( dir. ), Bernard Poty ( dir. ), Ted Rees et al. ( pref.  Jean Coulomb ), Metody datování podle přírodních jaderných jevů , Paříž, Éditions Masson , kol.  " CEA Collection  ",1985, 631  s. ( ISBN  2-225-80674-8 ) , kap.  13 („Seznamka podle kosmogenních izotopů“).
  5. „  Nabídka dinosaurů odhalená vápníkem  “ , na CNRS ,11. dubna 2018(zpřístupněno 14. dubna 2018 ) .
  6. (in) A. Hassler, JE Martin, R. Amiot, Tacail T., F. Arnaud Godet, R. a V. Allain Balter, „  Indikace nabídky izotopů vápníku jsou zdrojem rozdělování mezi dravé dinosaury křídy  “ , Proceedings of the Royal Společnost B ,11. dubna 2018( DOI  10.1098 / rspb.2018.0197 )
  7. (in) Theo Tacail Jeremy E. Martin Estelle Herrscher a kol. , „  Kvantifikace vývoje příjmu mléka a mléčných výrobků na zvířatech u lidí s použitím izotopů vápníku  “ , Quaternary Science Reviews  (en) , sv.  256,15. března 2021( DOI  10.1016 / j.quascirev.2021.106843 ), volný přístup.
  8. (en) Universal Nuclide Chart
  9. (in) „  2.5.7. Standardní a rozšířené nejistoty  “ , Příručka statistických statistik (přístup k 16. září 2010 )

Zdroje


1  H                                                             Ahoj
2  Li Být   B VS NE Ó F narozený
3  N / A Mg   Al Ano P S Cl Ar
4  K. To   Sc Ti PROTI Cr Mn Fe Spol Nebo Cu Zn Ga Ge Eso Se Br Kr
5  Rb Sr   Y Zr Pozn Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD v Sn Sb Vy Já Xe
6  Čs Ba The Tento Pr Nd Odpoledne Sm Měl Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Číst Hf Vaše Ž Re Kost Ir Pt Na Hg Tl Pb Bi Po Na Rn
7  Fr. Ra Ac Čt Pa U Np Mohl Dopoledne Cm Bk Srov Je Fm Md Ne Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt. Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Periodická tabulka z izotopů