Den calcium ( Ca ) har 24 isotoper massetal af kendt varierende mellem 34 og 57, men ingen nuklear isomer kendt. Fem af disse isotoper er stabile, 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca og 46 Ca ( 40 Ca og 46 Ca mistænkes for at være ekstremt langlivede radioisotoper, men der er endnu ikke observeret nogen henfald) og en radioisotop ( 48 Ca ) har en så lang halveringstid (43 × 10 18 år eller næsten tre milliarder gange universets alder ), at den i praksis anses for at være stabil. Kernen 60 Ca (40 neutroner ) blev syntetiseret i 2018 og 2020 beregninger ab initio forudsagde eksistensen af isotoper af calcium med 48 og 50 neutroner, eller endda 56 eller mere.
Den mest rigelige isotop er 40 Ca, hvilket repræsenterer næsten 97% af det eksisterende calcium, 44 Ca 2%, de andre tre isotoper deler de resterende 1%. Den normale atommasse af calcium er derfor 40,078 (4) u , tæt på den isotopiske masse på 40 Ca.
Calcium har også en kosmogen isotop , 41 Ca, radioaktiv med en halveringstid på 102.000 år.
Den mest stabile af de kunstige radioisotoper er 45 Ca med en halveringstid på 163 dage. Alle andre isotoper har en halveringstid på mindre end 5 dage og mest mindre end 1 minut. Den mindst stabile - bortset fra 60 Ca - er 34 Ca med en halveringstid på mindre end 35 nanosekunder.
Med undtagelse af 34 Ca, der henfalder ved protonemission , henfalder de lettere isotoper hovedsageligt eller delvist ved β + henfald til isotoper af kalium , noget henfald ved positronemission derefter protonemission, til isotoper af argon . 41 Ca henfalder ved elektronindfangning og de tungeste radioisotoper ved β henfald - i scandiumisotoper , nogle stort set ved β - efterfulgt af neutronemission . 48 Ca er den letteste isotop, der er kendt henfald ved dobbelt β - henfald til 48 Ti .
Naturligt calcium består af de fem stabile isotoper 40 Ca (stort set størstedelen), 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca og 46 Ca, den kvasi-stabile isotop 48 Ca og den kosmogene radioisotop 41 Ca.
Isotop | Overflod
(molprocent) |
Vifte af variationer |
---|---|---|
40 Ca | 96,941 (156)% | 96,933 - 96,947 |
41 Ca | Spor | |
42 Ca | 0,647 (23)% | 0,664 - 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 |
Den calcium 40 ( 40 Ca) er calcium isotop hvis kerne består af 20 protoner og 20 neutroner . Det er en stabil isotop, der repræsenterer 97% af det calcium, der er til stede i naturen. Udover dette faktum er 40 Ca også produktet af henfaldet på 40 K med 40 Ar . Mens kalium-argon-datering anvendes i vid udstrækning i geologi, har udbredelsen af 40 Ca i forhold til andre calciumisotoper i naturen udelukket dets anvendelse til datering. Teknikker under anvendelse af massespektrometri og dobbelt isotopfortynding (eller dobbelt tracer-isotopfortynding) blev anvendt til K- Ca- datering .
Den calcium 41 ( 41 Ca) er isotopen af calcium hvis kerne har 21 neutroner . Det er en radioisotop med en gennemsnitlig halveringstid (102.000 år), hvis radioaktive henfald ved elektronindfangning fører til kalium 41 , som er stabilt.
Calcium 41 er en kosmogen isotop , dvs. produceret af kosmiske stråler . Imidlertid produceres den ikke i jordens atmosfære som de fleste andre kosmogene isotoper, men ved neutronaktivering på 40 Ca, hovedsageligt i den første meter af jorden, hvor strømmen af kosmogene neutroner stadig er tilstrækkelig stærk.
Calcium 41 er også "far" -isotopen for slukket radioaktivitet , dvs. den var til stede under dannelsen af solsystemet, men disse urkerner er fuldstændigt opløst. Denne indledende tilstedeværelse bekræftes ved observation af overskydende kalium 41 i CAI'erne for forskellige typer chondritter .
Brugen af calcium 41 er blevet planlagt til strålingsapplikationer . Calcium findes faktisk i overflod i knoglerne , og halveringstiden for calcium 41 er næsten fem gange længere end for kulstof 14 : datering med calcium 41 vil derfor teoretisk tillade aldre i størrelsesordenen hundreder af tusinder af år siden hvor kulstof-14-datering er ineffektiv ud over 50.000 år. Denne metode er dog endnu ikke blevet brugt, fordi den udgør praktiske vanskeligheder: calcium 41 er meget knappe i prøverne sammenlignet med calcium 40 og for at sikre, at atomer af calcium 41 stammer fra organismenes levetid, prøverne skal være begravet dybt i jorden eller i en hule.
Disse to isotoper er stabile. Det svagt variable 42 Ca / 44 Ca isotopiske forhold kan bruges til at skelne mellem forskellige typer diæt . Det har således gjort det muligt at vise, at i det mindste omkring 120 og 100 Ma BP i Nordafrika , abelisaurider og carcharodontosaurider ( theropod- dinosaurer ) fortrinsvis jagtede terrestriske byttedyr (inklusive planteædende dinosaurer), mens spinosaurs var piscivorous , mens gigantiske krokodiller som Sarcosuchus havde en blandet diæt. Disse isotoper kan også bruges til at kvantificere andelen af mejeriprodukter i menneskelige fødevarer fra knogler, især under den neolitiske revolution .
Den calcium 48 ( 48 Ca) er isotopen af calcium hvis kerne består af 20 protoner og 28 neutroner . Det er en ekstremt lang halveringstid radioisotop (43 × 10 18 år), der betragtes som praktisk anvendelig for at være stabil.
Isotop symbol |
Z ( p ) | N ( n ) | Isotopisk masse (u) | Halvt liv | Forfaldstilstand (er) |
Isotop (er) -son | Nukleart spin |
---|---|---|---|---|---|---|---|
34 Ca | 20 | 14 | 34.01412 (32) # | <35 ns | s | 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 | 36.985870 (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) | Observeret stabil | 0+ | ||
41 Ca | 20 | 21 | 40,96227806 (26) | 1,02 (7) x 10 5 a | DET HER | 41 K | 7 / 2- |
42 Ca | 20 | 22 | 41,95861801 (27) | Stabil | 0+ | ||
43 Ca | 20 | 23 | 42.9587666 (3) | Stabil | 7 / 2- | ||
44 Ca | 20 | 24 | 43.9554818 (4) | Stabil | 0+ | ||
45 Ca | 20 | 25 | 44.9561866 (4) | 162,67 (25) j | β - | 45 sc | 7 / 2- |
46 Ca | 20 | 26 | 45.9536926 (24) | Observeret stabil | 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 | H | Hej | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Være | B | VS | IKKE | O | F | Født | ||||||||||||||||||||||||
3 | Ikke relevant | Mg | Al | Ja | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Det | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Eller | Cu | Zn | Ga | Ge | Es | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | I | Sn | Sb | Du | jeg | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Det | Det her | Pr | Nd | Om eftermiddagen | Sm | Havde | Gd | TB | D y | Ho | Er | Tm | Yb | Læs | Hf | Dit | W | Re | Knogle | Ir | Pt | På | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | På | Rn |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Kunne det | Er | Cm | Bk | Jf | Er | Fm | Md | Ingen | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |