Isótopos de calcio

El calcio ( Ca ) tiene 24 isótopos en masa conocidos que varían entre 34 y 57, pero no se conoce ningún isómero nuclear . Cinco de estos isótopos son estables, 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca y 46 Ca ( se cree que 40 Ca y 46 Ca son radioisótopos de vida extremadamente larga, pero aún no se ha observado desintegración) y un radioisótopo ( 48 Ca ) tiene una vida media tan larga (43 × 10 18  años, o casi tres mil millones de veces laedad del Universo ) que en la práctica se considera estable. El núcleo 60 Ca (40  neutrones ) se sintetizó en 2018 y los cálculos ab initio de 2020 predijeron la existencia de isótopos de calcio con 48 y 50 neutrones, o incluso 56 o más.

El isótopo más abundante es el 40 Ca, que representa casi el 97% del calcio existente, el 44 Ca 2%, los otros tres isótopos comparten el 1% restante. Por lo tanto, la masa atómica estándar de calcio es 40.078 (4)  u , cercana a la masa isotópica de 40 Ca.

El calcio también tiene un isótopo cosmogénico , 41 Ca, radiactivo con una vida media de 102.000 años.

El más estable de los radioisótopos artificiales es el 45 Ca, con una vida media de 163 días. Todos los demás isótopos tienen una vida media de menos de 5 días y la mayoría de menos de 1 minuto. El menos estable, aparte de 60 Ca, es el 34 Ca con una vida media de menos de 35 nanosegundos.

Con la excepción del 34 Ca que se desintegra por emisión de protones , los isótopos más ligeros se desintegran principal o parcialmente por desintegración β + en isótopos de potasio , algunos se desintegran por emisión de positrones y luego por emisión de protones, en isótopos de argón . 41 El Ca se desintegra por captura de electrones y los radioisótopos más pesados ​​por desintegración β , en isótopos de escandio , algunos en gran parte por β , seguido de emisión de neutrones . 48 Ca es el isótopo más ligero conocido en descomposición por β doble - descomposición , a 48 Ti .

Calcio natural

El calcio natural se compone de los cinco isótopos estables 40 Ca (en gran parte la mayoría), 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca y 46 Ca, el isótopo cuasi estable 48 Ca y el radioisótopo cosmogénico 41 Ca.

Isótopo Abundancia

(porcentaje molar)

Gama de variaciones
40 Ca 96,941 (156)% 96,933 - 96,947
41 Ca Huellas
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

Calcio 40

El calcio 40 ( 40 Ca) es el isótopo de calcio cuyo núcleo está formado por 20 protones y 20 neutrones . Es un isótopo estable, que representa el 97% del calcio presente en la naturaleza. Además de este hecho, 40 Ca es también el producto de la desintegración de 40 K , con 40 Ar . Si bien la datación por potasio-argón se usa ampliamente en geología, la prevalencia de 40 Ca sobre otros isótopos de calcio en la naturaleza ha impedido su uso en la datación. Se utilizaron técnicas que utilizan espectrometría de masas y dilución de isótopos dobles (o dilución de isótopos trazadores dobles) para la datación por K- Ca.

Calcio 41

El calcio 41 ( 41 Ca) es el isótopo del calcio cuyo núcleo tiene 21 neutrones . Es un radioisótopo con una vida media media (102.000 años), cuya desintegración radiactiva por captura de electrones conduce al potasio 41 , que es estable.

El calcio 41 es un isótopo cosmogénico , es decir. producido por la acción de los rayos cósmicos . Sin embargo, no se produce en la atmósfera de la Tierra como la mayoría de los otros isótopos cosmogénicos, sino por la activación neutrónica de 40 Ca, principalmente en el primer metro del suelo donde el flujo de neutrones cosmogénicos aún es suficientemente fuerte.

El calcio 41 es también el isótopo "padre" de la radiactividad extinguida , es decir, estuvo presente durante la formación del sistema solar, pero estos núcleos primordiales se han desintegrado por completo. Esta presencia inicial está atestiguada por la observación de un exceso de potasio 41 en los CAI de varios tipos de condritas .

Se ha previsto el uso de calcio 41 para aplicaciones de radiación . De hecho, el calcio está presente en abundancia en los huesos , y la vida media del calcio 41 es casi cinco veces más larga que la del carbono 14  : por lo tanto, la datación con calcio 41 permitiría teóricamente edades del orden de cientos de miles de años atrás. donde la datación por carbono 14 es ineficaz más allá de 50.000 años. Sin embargo, este método aún no se ha utilizado porque presenta dificultades prácticas: el calcio 41 es muy escaso en las muestras en comparación con el calcio 40 y para asegurar que los átomos de calcio 41 datan de la vida del organismo. en lo profundo del suelo o en una cueva.

Calcio 42 y calcio 44

Estos dos isótopos son estables. La proporción isotópica 42 Ca / 44 Ca débilmente variable se puede utilizar para distinguir diferentes tipos de dieta . De este modo, ha permitido demostrar que, al menos alrededor de 120 y 100  Ma AP en el norte de África , los abelisáuridos y carcharodontosáuridos ( dinosaurios terópodos ) cazaban preferentemente presas terrestres (incluidos los dinosaurios herbívoros), mientras que los espinosaurios eran piscívoros , mientras que los cocodrilos gigantes como Sarcosuchus tenían una dieta mixta. Estos isótopos también se pueden utilizar para cuantificar a partir de huesos la proporción de productos lácteos en la alimentación humana, especialmente durante la Revolución Neolítica .

Calcio 48

El calcio 48 ( 48 Ca) es el isótopo del calcio cuyo núcleo está formado por 20 protones y 28 neutrones . Es un radioisótopo de vida media extremadamente larga (43 × 10 18 años), considerado estable para aplicaciones prácticas.

Símbolo de
isótopo 		Z ( p ) N ( n ) Masa isotópica (u) Media vida Modo (s) de
decaimiento		 Isótopo (s) -hijo Giro nuclear
34 Ca 20 14 34.01412 (32) # <35 ns pag 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 dieciséis 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) Estable observado 0+
41 Ca 20 21 40,96227806 (26) 1.02 (7) × 10 5 una ESTO 41 K 7 / 2-
42 Ca 20 22 41,95861801 (27) Estable 0+
43 Ca 20 23 42,9587666 (3) Estable 7 / 2-
44 Ca 20 24 43,9554818 (4) Estable 0+
45 Ca 20 25 44,9561866 (4) 162,67 (25) j β - 45 Sc 7 / 2-
46 Ca 20 26 45.9536926 (24) Estable observado 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. Abreviatura:
    CE: captura electrónica .
  2. Isótopos estables en grasa.
  3. Nuclido más pesado con un número igual de protones y neutrones que no se ha observado que se desintegran.
  4. sospecha que se desintegra por captura de doble electrón en 40 Ar con una vida media de al menos 5,9 × 10 21 años.
  5. Radioisótopo cosmogénico .
  6. Isótopo padre de la radiactividad extinta .
  7. sospecha que se desintegra doble β - β - en 46 Ti con una vida media de al menos 2.8 x 10 15 años.
  8. Radionucleido primordial .
  9. Nuclido conocido más ligero que experimenta una doble desintegración beta .

Observaciones

Notas, referencias y fuentes

Notas

  1. Los excesos de 41 K, el isótopo hijo de 41 Ca, se demuestran mediante la observación de una correlación lineal entre la relación isotópica 41 K / 39 K y la relación química Ca / K en las muestras consideradas.

Referencias

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Fuentes


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7  P. Real academia de bellas artes C.A Th Pensilvania U Notario público Podría Soy Cm Bk Cf Es Fm Maryland No Lr Rf Db Sg Bh Hs Monte Ds Rg Cn Nueva Hampshire Florida Mc Lv Ts Og
Tabla periódica de isótopos