Калий ( 19 K) имеет 26 известных изотопов от 31 K до 57 K, за исключением пока неизвестного 32 K, а также неподтвержденного сообщения о 59 K. [2] Три из этих изотопов встречаются в природе: две стабильные формы 39 К (93,3%) и 41 К (6,7%) и очень долгоживущий радиоизотоп 40 К (0,012%).
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Стандартный атомный вес A r, стандартный (K) |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Естественные радиоактивные распады 40 К с периодом полураспада 1,248 × 10 9 лет. 89% этих распадов происходят до стабильного 40 Ca в результате бета-распада , в то время как 11% приходится на 40 Ar в результате захвата электронов или эмиссии позитронов . 40 K имеет самый длительный из известных нуклидов -эмиттеров позитронов . Длительный период полураспада этого первичного радиоизотопа вызван сильно запрещенным по спину переходом : 40 K имеет ядерный спин 4, в то время как обе его дочерние распады являются четно-четными изотопами со спином 0.
40 K содержится в природном калии в количестве, достаточном для того, чтобы большие мешки коммерческих заменителей соли хлорида калия можно было использовать в качестве радиоактивного источника для демонстраций в классе. [ Править ] 40 К являются самым большим источником естественной радиоактивности у здоровых животных и человека, даже больший , чем 14 C . В теле человека массой 70 кг в секунду распадается около 4 400 ядер 40 К. [3]
Распад от 40 K до 40 Ar используется при калий-аргоновом датировании горных пород. Минералы датируются путем измерения концентрации калия и количества накопившегося радиогенного 40 Ar. Как правило, метод предполагает, что породы не содержали аргона во время образования и весь последующий радиогенный аргон (т.е. 40 Ar) был сохранен. [ необходима цитата ] 40 K также широко использовался в качестве радиоактивного индикатора в исследованиях выветривания . [ необходима цитата ]
Все остальные изотопы калия имеют период полураспада менее суток, в большинстве случаев менее минуты. Наименее стабильным является трехпротонный эмиттер 31 К, открытый в 2019 году; его период полураспада был менее 10 пикосекунд . [4] [5]
Для изучения круговорота питательных веществ использовались различные изотопы калия, поскольку калий является макроэлементом, необходимым для жизни . [ необходима цитата ]
Список изотопов
Нуклид [6] [n 1] | Z | N | Изотопная масса( Да ) [7] [n 2] [n 3] | Период полураспада [n 4] [n 5] | Режим распада | Дочерний изотоп [n 6] | Спин и паритет [n 7] [n 5] | Природное изобилие (мольная доля) | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения [n 5] | Нормальная пропорция | Диапазон вариации | |||||||
31 К [4] [5] | 19 | 12 | <10 пс | 3p | 28 ю.ш. | ||||
33 К | 19 | 14 | 33.00756 (21) # | <25 нс | п | 32 Ar | 3/2 + # | ||
34 К | 19 | 15 | 33.99869 (21) # | <40 нс | п | 33 Ar | 1 + # | ||
35 К | 19 | 16 | 34.9880054 (6) | 178 (8) мс | β + (99,63%) | 35 Ar | 3/2 + | ||
β + , p (0,37%) | 34 Cl | ||||||||
36 К | 19 | 17 | 35.9813020 (4) | 341 (3) мс | β + (99,95%) | 36 Ar | 2+ | ||
β + , p (0,048%) | 35 Cl | ||||||||
β + , α (0,0034%) | 32 ю.ш. | ||||||||
37 К | 19 | 18 | 36.97337589 (10) | 1.2365 (9) с | β + | 37 Ar | 3/2 + | ||
38 К | 19 | 19 | 37.96908112 (21) | 7,636 (18) мин | β + | 38 Ar | 3+ | ||
38м1 К | 130,50 (28) кэВ | 924,46 (14) мс | β + | 38 Ar | 0+ | ||||
38м2 К | 3458.0 (2) кэВ | 21,95 (11) мкс | ЭТО | 38 К | (7+) | ||||
39 К | 19 | 20 | 38.963706487 (5) | Стабильный | 3/2 + | 0,932581 (44) | |||
40 К [n 8] [n 9] | 19 | 21 год | 39.96399817 (6) | 1,248 (3) × 10 9 лет | β - (89,28%) | 40 Ca | 4− | 1,17 (1) × 10 −4 | |
ЭК (10,72%) | 40 Ar | ||||||||
β + (0,001%) [8] | |||||||||
40м К | 1643.639 (11) кэВ | 336 (12) нс | ЭТО | 40 К | 0+ | ||||
41 К | 19 | 22 | 40.961825258 (4) | Стабильный | 3/2 + | 0,067302 (44) | |||
42 К | 19 | 23 | 41.96240231 (11) | 12.355 (7) ч | β - | 42 Ca | 2− | ||
43 К | 19 | 24 | 42.9607347 (4) | 22,3 (1) ч | β - | 43 Ca | 3/2 + | ||
43м К | 738.30 (6) кэВ | 200 (5) нс | ЭТО | 43 К | 7 / 2− | ||||
44 К | 19 | 25 | 43.9615870 (5) | 22,13 (19) мин | β - | 44 Ca | 2− | ||
45 К | 19 | 26 год | 44.9606915 (6) | 17,8 (6) мин | β - | 45 Ca | 3/2 + | ||
46 К | 19 | 27 | 45.9619816 (8) | 105 (10) с | β - | 46 Ca | 2− | ||
47 К | 19 | 28 год | 46.9616616 (15) | 17,50 (24) с | β - | 47 Ca | 1/2 + | ||
48 К | 19 | 29 | 47.9653412 (8) | 6,8 (2) с | β - (98,86%) | 48 Ca | 1− | ||
β - , n (1,14%) | 47 Ca | ||||||||
49 К | 19 | 30 | 48.9682108 (9) | 1,26 (5) с | β - , n (86%) | 48 Ca | (3/2 +) | ||
β - (14%) | 49 Ca | ||||||||
50 К | 19 | 31 год | 49.972380 (8) | 472 (4) мс | β - (71%) | 50 Ca | 0− | ||
β - , n (29%) | 49 Ca | ||||||||
50м К | 171,4 (4) кэВ | 125 (40) нс | ЭТО | 50 К | (2-) | ||||
51 К | 19 | 32 | 50.975828 (14) | 365 (5) мс | β - , n (65%) | 50 Ca | 3/2 + | ||
β - (35%) | 51 Ca | ||||||||
52 К | 19 | 33 | 51.98160 (4) | 110 (4) мс | β - , n (74%) | 51 Ca | 2− # | ||
β - (23,7%) | 52 Ca | ||||||||
β - , 2n (2,3%) | 50 Ca | ||||||||
53 К | 19 | 34 | 52.98680 (12) | 30 (5) мс | β - , n (64%) | 52 Ca | (3/2 +) | ||
β - (26%) | 53 Ca | ||||||||
β - , 2n (10%) | 51 Ca | ||||||||
54 К | 19 | 35 год | 53.99463 (64) # | 10 (5) мс | β - (> 99,9%) | 54 Ca | 2− # | ||
β - , n (<0,1%) | 53 Ca | ||||||||
55 К | 19 | 36 | 55.00076 (75) # | 3 # мс | β - | 55 Ca | 3/2 + # | ||
β - , п | 54 Ca | ||||||||
56 К | 19 | 37 | 56.00851 (86) # | 1 # мс | β - | 56 Ca | 2− # | ||
β - , п | 55 Ca | ||||||||
57 К [9] [2] | 19 | 38 | β - | 57 Ca | |||||
59 К [2] [n 10] | 19 | 40 | β - | 59 Ca |
- ^ m K - Возбужденный ядерный изомер .
- ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов по массовой поверхности (TMS).
- ^ Жирный период полураспада - почти стабильный, период полураспада больше возраста Вселенной .
- ^ a b c # - Значения, отмеченные знаком #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN).
- ^ Дочерний символ жирным шрифтом - дочерний продукт стабильный
- ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ Используется при датировании калий-аргоном
- ^ Первичный радионуклид
- ^ Открытие этого изотопа не подтверждено
Смотрите также
- Эквивалентная доза банана
Рекомендации
- ^ Meija, Juris; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 88 (3): 265–91. DOI : 10,1515 / пак-2015-0305 .
- ^ а б в Тарасов, О.Б. (2017). «Производство изотопов с очень высоким содержанием нейтронов: что мы должны знать?» .
- ^ «Радиоактивное тело человека» . Проверено 18 мая 2011 .
- ^ а б «Своеобразный атом встряхивает предположения о строении ядра». Природа . 573 (7773): 167. 6 сентября 2019 г. Bibcode : 2019Natur.573T.167. . DOI : 10.1038 / d41586-019-02655-9 . PMID 31506620 .
- ^ а б Костылева, Д .; и другие. (2019). «К пределам существования ядерной структуры: наблюдение и первая спектроскопия изотопа 31 K путем измерения его трехпротонного распада». Письма с физическим обзором . 123 (9): 092502. arXiv : 1905.08154 . Bibcode : 2019PhRvL.123i2502K . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.123.092502 . PMID 31524489 .
- ^ Период полураспада, мода распада, ядерный спин и изотопный состав получены из:
Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Wang, M .; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 . - ^ Wang, M .; Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Хуанг, WJ; Naimi, S .; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030003-1–030003-442. DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030003 .
- ^ Engelkemeir, DW; Флинн, KF; Гленденин, Л.Е. (1962). «Излучение позитронов при распаде K40». Физический обзор . 126 (5): 1818. Bibcode : 1962PhRv..126.1818E . DOI : 10.1103 / PhysRev.126.1818 .
- ^ Neufcourt, L .; Cao, Y .; Nazarewicz, W .; Olsen, E .; Виенс, Ф. (2019). «Нейтронная капельная линия в области Ca из усреднения байесовской модели». Письма с физическим обзором . 122 (6): 062502–1–062502–6. arXiv : 1901.07632 . Bibcode : 2019PhRvL.122f2502N . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.122.062502 . PMID 30822058 .