ไอโซโทปของแคลเซียม

ไอโซโทปของแคลเซียม ( ₂₀ Ca)
น้ำหนักอะตอมมาตรฐานA r °(Ca)
	40.078 ± 0.004 ; 40.078 ± 0.004 ( ย่อ ) ;

แคลเซียม ( _20Ca ) มีไอโซโทปที่รู้จัก 26 ชนิด ตั้งแต่^35Caถึง^60Caมีไอโซโทปเสถียร 5 ชนิด ( ^40Ca , ^42Ca , ^43Ca , ^44Caและ^46Ca ) บวกกับไอโซโทปอีก 1 ชนิด ( ^48Ca ) ที่มี ครึ่งชีวิตยาวนานมากจนถือว่าเสถียรในทางปฏิบัติ ไอโซโทปที่พบมากที่สุดคือ^40Caรวมถึง^46Ca ที่หายาก นั้น ในทางทฤษฎีแล้วไม่เสถียรเนื่องจากพลังงานสูง แต่ยังไม่พบการสลายตัวของพวกมัน แคลเซียมยังมีไอโซโทปที่เกิดจากรังสีคอสมิกคือ^41Caซึ่งมีครึ่งชีวิต 99,400 ปี แตกต่างจากไอโซโทปที่เกิดจากรังสีคอสมิกในอากาศ41Ca ^เกิดจากการกระตุ้นด้วยนิวตรอน ของ ^40Caที่เป็นของแข็งในหินและดิน การผลิตส่วนใหญ่เกิดขึ้นในชั้นดินด้านบน 1 เมตร ซึ่งฟลักซ์นิวตรอนจากรังสีคอสมิกยังคงแรงพอ ไอโซโทปสังเคราะห์ที่มีเสถียรภาพมากที่สุดคือ^45Caซึ่งมีครึ่งชีวิต 162.61 วัน และ^47Caซึ่งมีครึ่งชีวิต 4.536 วัน ไอโซโทปแคลเซียมอื่นๆ ทั้งหมดมีครึ่งชีวิตเพียงไม่กี่นาทีหรือน้อยกว่านั้น

^40Caประกอบด้วยแคลเซียมธรรมชาติประมาณ 97% และส่วนใหญ่เกิดจากการสังเคราะห์นิวเคลียสในดาวฤกษ์ ( กระบวนการอัลฟา ) อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับ 40Ar 40Ca บางส่วน^เกิด^จากกัมมันตรังสี โดยเกิดจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีของ^40Kแม้ว่าการหาอายุด้วย K–Arจะถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางใน วิทยาศาสตร์ ทางธรณีวิทยา แต่ การแพร่หลายของ^40Caในธรรมชาติในตอนแรกกลับเป็นอุปสรรคต่อการแพร่หลายของการหาอายุด้วย K-Ca ในการศึกษาช่วงแรก โดยมีเพียงไม่กี่การศึกษาในศตวรรษที่ 20 อย่างไรก็ตาม เทคนิคสมัยใหม่ที่ใช้ Thermal-Ionization ( TIMS ) และ Collision-Cell Multi-Collector Inductively-coupled plasma mass spectrometry ( CC-MC-ICP-MS ) ที่มีความแม่นยำมากขึ้น ได้ถูกนำมาใช้ในการหาอายุด้วย K-Ca ที่ประสบความสำเร็จ ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} ซึ่งมีวิธีการคล้ายกับการหาอายุด้วย Rb-Srรวมถึงการกำหนดการสูญเสีย K จากเปลือกโลกภาคพื้นทวีปตอนล่าง^{[ 6 ]}และการติดตามแหล่งที่มาของแคลเซียมจากแหล่งกักเก็บทางธรณีวิทยาต่างๆ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

การเปลี่ยนแปลงไอโซโทปเสถียรของแคลเซียม (โดยทั่วไปคือ⁴⁴ Ca/ ⁴⁰ Ca หรือ⁴⁴ Ca/ ⁴² Ca ซึ่งแสดงด้วย 'δ ⁴⁴ Ca' และ 'δ ^44/42 Ca' ในสัญกรณ์เดลต้า) ยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติสำหรับการใช้งานหลายอย่าง ตั้งแต่การตรวจหาโรคกระดูกพรุน ในระยะเริ่มต้น ^{[ 9 ]}ไปจนถึงการหาปริมาณช่วงเวลาการปะทุของภูเขาไฟ^{[ 10 ]}การประยุกต์ใช้อื่นๆ ได้แก่ การหา ปริมาณประสิทธิภาพ การกักเก็บคาร์บอนในแหล่งฉีด CO ₂^{[ 11 ]}และการทำความเข้าใจความเป็นกรดของมหาสมุทร [ ¹²^]การสำรวจกระบวนการแมกมาทั้งที่พบได้ทั่วไปและหายาก เช่น การก่อตัวของ^หินแกรนิต^{[ 13 ]}และคาร์บอเนตไทต์ [ ^{14 ] การ} ติดตาม ห่วงโซ่อาหาร ทั้งใน ยุคปัจจุบันและยุคโบราณรวมถึงในไดโนเสาร์^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}การประเมิน แนวทาง การหย่านมในมนุษย์โบราณ^{[ 18 ]}และการประยุกต์ใช้อื่นๆ อีกมากมายที่กำลังเกิดขึ้น

รายชื่อไอโซโทป

นิวไคลด์	ซ	เอ็น	มวลไอโซโทป( Da ) ^[¹⁹^]^[^{n 1}^]	ปีที่ค้นพบ^{[ 20 ]}	ครึ่งชีวิต^{[ 1 ]}^{[ n 2 ]}	โหมดการสลายตัว^{[ 1 ]}^{[ n 3 ]}	ไอโซโทปลูกสาว^{[ n 4 ]}	สปินและพาริตี^{[ 1 ]}^{[ n 5 ]}^{[ n 6 ]}	ความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ(เศษส่วนโมล)
นิวไคลด์	ซ	เอ็น	มวลไอโซโทป( Da ) ^[¹⁹^]^[^{n 1}^]	ปีที่ค้นพบ^{[ 20 ]}	ครึ่งชีวิต^{[ 1 ]}^{[ n 2 ]}	โหมดการสลายตัว^{[ 1 ]}^{[ n 3 ]}	ไอโซโทปลูกสาว^{[ n 4 ]}	สปินและพาริตี^{[ 1 ]}^{[ n 5 ]}^{[ n 6 ]}	สัดส่วนปกติ^{[ 1 ]}	ช่วงความแปรผัน
³⁵ Ca	20	15	35.00557(22)#	พ.ศ. 2528	25.7(2) มิลลิวินาที	β ⁺ , p (95.8%)	³⁴อาร์	1/2+#
						β ⁺ , 2p (4.2%)	³³ Cl
						β ⁺ (หายาก)	³⁵กก.
³⁶ Ca	20	16	35.993074(43)	พ.ศ. 2520	100.9(13) มิลลิวินาที	β ⁺ , p (51.2%)	³⁵อาร์	0+
³⁶ Ca	20	16	35.993074(43)	พ.ศ. 2520	100.9(13) มิลลิวินาที	β ⁺ (48.8%)	³⁶กก.	0+
³⁷ Ca	20	17	36.98589785(68)	พ.ศ. 2507	181.0(9) มิลลิวินาที	β ⁺ , p (76.8%)	³⁶อาร์	3/2+
³⁷ Ca	20	17	36.98589785(68)	พ.ศ. 2507	181.0(9) มิลลิวินาที	β ⁺ (23.2%)	³⁷กก.	3/2+
³⁸ Ca	20	18	37.97631922(21)	พ.ศ. 2509	443.70(25) มิลลิวินาที	เบต้า⁺	³⁸กก.	0+
³⁹ Ca	20	19	38.97071081(64)	พ.ศ. 2486	860.3(8) มิลลิวินาที	เบต้า⁺	³⁹กก.	3/2+
⁴⁰ Ca ^{[ n 7 ]}	20	20	39.962590850(22)	1922	มีเสถียรภาพในการสังเกต^{[ n 8 ]}			0+	0.9694(16)	0.96933–0.96947
⁴¹ Ca	20	21	40.96227791(15)	1939	9.94(15)×10 ⁴ y	อีซี	⁴¹กก.	7/2−	ร่องรอย^{[ n 9 ]}
⁴² Ca	20	22	41.95861778(16)	1934	มั่นคง			0+	0.00647(23)	0.00646–0.00648
⁴³ Ca	20	23	42.95876638(24)	1934	มั่นคง			7/2−	0.00135(10)	0.00135–0.00135
⁴⁴ Ca	20	24	43.95548149(35)	1922	มั่นคง			0+	0.0209(11)	0.02082–0.02092
⁴⁵ Ca	20	25	44.95618627(39)	1940	162.61(9) ง	เบต้า⁻	⁴⁵ส.ค.	7/2−
⁴⁶ Ca	20	26	45.9536877(24)	1938	มีเสถียรภาพในการสังเกต^{[ n 10 ]}			0+	4×10 ⁻⁵	4×10 ⁻⁵ –4×10 ⁻⁵
⁴⁷ Ca	20	27	46.9545411(24)	1951	4.536(3) ง	เบต้า⁻	⁴⁷ส.ค.	7/2−
⁴⁸ Ca ^{[ n 11 ]}^{[ n 12 ]}	20	28	47.952522654(18)	1938	5.6(10)×10 ¹⁹ ปี	β ⁻ β ⁻^{[ n 13 ]}^{[ n 14 ]}	⁴⁸ไท	0+	0.00187(21)	0.00186–0.00188
⁴⁹ Ca	20	29	48.95566263(19)	1950	8.718(6) นาที	เบต้า⁻	⁴⁹ส.ค.	3/2−
⁵⁰แคลเซียม	20	30	49.9574992(17)	พ.ศ. 2507	13.45(5) วินาที	เบต้า⁻	⁵⁰สค.	0+
⁵¹ Ca	20	31	50.96099566(56)	1980	10.0(8) วินาที	เบต้า⁻	⁵¹ส.ค.	3/2−
⁵² Ca	20	32	51.96321365(72)	พ.ศ. 2528	4.6(3) s	β ⁻ (>98%)	⁵²ส.ค.	0+
⁵² Ca	20	32	51.96321365(72)	พ.ศ. 2528	4.6(3) s	β ⁻ , n (<2%)	⁵¹ส.ค.	0+
⁵³ Ca	20	33	52.968451(47)	พ.ศ. 2526	461(90) มิลลิวินาที	β ⁻ (60%)	⁵³ส.ค.	1/2−#
⁵³ Ca	20	33	52.968451(47)	พ.ศ. 2526	461(90) มิลลิวินาที	β ⁻ , n (40%)	⁵²ส.ค.	1/2−#
⁵⁴ Ca	20	34	53.972989(52)	พ.ศ. 2540	90(6) มิลลิวินาที	เบต้า⁻	⁵⁴ส.ค.	0+
⁵⁵ Ca	20	35	54.97998(17)	พ.ศ. 2540	22(2) มิลลิวินาที	เบต้า⁻	⁵⁵ส.ค.	5/2−#
⁵⁶ Ca	20	36	55.98550(27)	พ.ศ. 2540	11(2) มิลลิวินาที	เบต้า⁻	⁵⁶ส.ค.	0+
⁵⁷ Ca	20	37	56.99296(43)#	2009	8# มิลลิวินาที [>620 นาโนวินาที]			5/2−#
⁵⁸ Ca	20	38	57.99836(54)#	2009	4# มิลลิวินาที [>620 นาโนวินาที]			0+
⁵⁹ Ca	20	39	59.00624(64)#	2018	5# มิลลิวินาที [>400 นาโนวินาที]			5/2−#
⁶⁰ Ca	20	40	60.01181(75)#	2018	2# มิลลิวินาที [>400 นาโนวินาที]			0+
⁶¹ Ca	20	41	61.02041(86)#	(2025) ^{[ 22 ]}^{[ n 15 ]}	1# มิลลิวินาที			1/2−#
ส่วนหัวและส่วนท้ายของตารางนี้: ดู

^ ( ) – ความไม่แน่นอน (1 σ ) จะแสดงในรูปแบบย่อในวงเล็บหลังตัวเลขหลักสุดท้ายที่เกี่ยวข้อง
^ครึ่งชีวิตที่โดดเด่น – เกือบจะเสถียร ครึ่งชีวิตยาวนานกว่าอายุของจักรวาล
^ รูปแบบการเสื่อมสภาพ:
อีซี: การจับอิเล็กตรอน
น: การปล่อยนิวตรอน
พี: การปล่อยโปรตอน
^สัญลักษณ์ตัวหนาหมายถึง ผลิตภัณฑ์ลูกสาว – ผลิตภัณฑ์ลูกสาวมีเสถียรภาพ
^ ( ) ค่าการหมุน – ระบุการหมุนที่มีอาร์กิวเมนต์การกำหนดค่าแบบอ่อน
^ # – ค่าที่ทำเครื่องหมาย # ไม่ได้มาจากข้อมูลการทดลองโดยตรง แต่ได้มาจากแนวโน้มของนิวไคลด์ข้างเคียง (TNN) อย่างน้อยบางส่วน
^นิวไคลด์ที่มีมวลมากที่สุดที่สังเกตได้และมีเสถียรภาพ โดยมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเท่ากัน
^ เชื่อ กันว่าเกิดการจับอิเล็กตรอนสองครั้งกับ^40Arโดยมีครึ่งชีวิตไม่น้อยกว่า 10²²ปี
^นิวไคลด์คอสมิก
^เชื่อว่าเกิดการสลายตัวแบบ β⁻ β⁻ ไปเป็น⁴⁶ Ti
^นิวคลีโอไนด์ดั้งเดิม
^เชื่อกันว่าสามารถสลายตัวแบบเบต้าสามครั้ง ได้ โดยมีครึ่งชีวิตย่อยที่ยาวนานมาก
^นิวไคลด์ที่เบาที่สุดที่ทราบว่าเกิดการสลายตัวแบบเบต้าคู่
^มีทฤษฎีว่าอาจเกิดการสลายตัวแบบ β⁻ไปเป็น⁴⁸ Sc โดยมีครึ่งชีวิตบางส่วนเกิน 1.1^+0.8_−0.6×10 ²¹ปี^{[ 21 ]}
^การค้นพบไอโซโทปนี้ยังไม่ได้รับการยืนยัน

แคลเซียม-48

แคลเซียม-48 เป็นนิวเคลียสวิเศษคู่ที่มีนิวตรอน 28 ตัว ซึ่งถือว่ามีนิวตรอนมากผิดปกติสำหรับนิวเคลียสดั้งเดิมที่มีน้ำหนักเบา มันสลายตัวผ่านการสลายตัวแบบเบต้าคู่ด้วยครึ่งชีวิตที่ยาวนานมากประมาณ 5.6×10¹⁹ ^ปี แม้ว่าการสลายตัวแบบเบต้าเดี่ยวก็เป็นไปได้ในทางทฤษฎี การสลายตัวนี้สามารถวิเคราะห์ได้ด้วยแบบจำลองเปลือกนิวเคลียร์sd และมีพลังงานมากกว่า (4.27 MeV ) การสลายตัวแบบเบต้าคู่อื่นๆ^[²³^] มันถูกใช้เป็นสารตั้งต้นสำหรับ ไอโซโทป ที่มีนิวตรอนมาก^[²⁴^]และหนักยิ่งยวด^[²⁵^]

แคลเซียม-60

แคลเซียม-60 เป็นไอโซโทปที่หนักที่สุดที่รู้จักในปี 2020 ^{[ 1 ]}ตรวจพบครั้งแรกในปี 2018 ที่Rikenพร้อมกับ⁵⁹ Ca และไอโซโทปของธาตุอื่นๆ อีกเจ็ดชนิด^{[ 26 ]}การมีอยู่ของมันบ่งชี้ว่ามี ไอโซโทป N คู่เพิ่มเติม ของแคลเซียมจนถึงอย่างน้อย⁷⁰ Ca ในขณะที่⁵⁹ Ca น่าจะเป็นไอโซโทปที่จับกับN คี่ตัว สุดท้าย^{[ 27 ]}การคาดการณ์ก่อนหน้านี้ประเมินว่าไอโซโทปคู่ที่หนักที่สุดคือ⁶⁰ Ca และ⁵⁹ Ca ที่ไม่จับกับ N ^{[ 26 ]}

ในบริเวณที่มีนิวตรอนมากN = 40 กลายเป็นเลขมหัศจรรย์ดังนั้น⁶⁰ Ca จึงถูกพิจารณาตั้งแต่แรกว่าเป็นนิวเคลียสมหัศจรรย์สองเท่าที่เป็นไปได้ ดังที่สังเกตได้ในไอโซโทน 68 ^Ni [ ²⁸^]^[²⁹^]^{อย่างไรก็ตาม}การวัดสเปกโทรสโกปีในภายหลังของนิวไคลด์ใกล้เคียง⁵⁶ Ca, ⁵⁸ Ca และ⁶² Ti กลับทำนายว่ามันควรจะอยู่บนเกาะผกผันที่ทราบกันว่ามีอยู่รอบ⁶⁴ Cr ^[²⁹^]^[³⁰^]

ดูเพิ่มเติม

ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาของตัวอื่นที่ไม่ใช่แคลเซียม

อ่านเพิ่มเติม

ซี. ไมเคิล โฮแกน. 2010. แคลเซียม . บรรณาธิการ เอ. จอร์เกนสัน และ ซี. คลีฟแลนด์. สารานุกรมโลก , สภาแห่งชาติเพื่อวิทยาศาสตร์และสิ่งแวดล้อม, วอชิงตัน ดี.ซี.

ลิงก์ภายนอก

เว็บไซต์อย่างเป็นทางการของศูนย์พัฒนาไอโซโทปแห่งชาติ
ข้อมูลไอโซโทปแคลเซียมจากโครงการไอโซโทปของห้องปฏิบัติการเบิร์กลีย์

[20] ( ) – ความไม่แน่นอน (1 σ ) จะแสดงในรูปแบบย่อในวงเล็บหลังตัวเลขหลักสุดท้ายที่เกี่ยวข้อง

[22] ครึ่งชีวิตที่โดดเด่น – เกือบจะเสถียร ครึ่งชีวิตยาวนานกว่าอายุของจักรวาล

[23] รูปแบบการเสื่อมสภาพ:
อีซี: การจับอิเล็กตรอน
น: การปล่อยนิวตรอน
พี: การปล่อยโปรตอน

[24] สัญลักษณ์ตัวหนาหมายถึง ผลิตภัณฑ์ลูกสาว – ผลิตภัณฑ์ลูกสาวมีเสถียรภาพ

[25] ( ) ค่าการหมุน – ระบุการหมุนที่มีอาร์กิวเมนต์การกำหนดค่าแบบอ่อน

[TNN-26] # – ค่าที่ทำเครื่องหมาย # ไม่ได้มาจากข้อมูลการทดลองโดยตรง แต่ได้มาจากแนวโน้มของนิวไคลด์ข้างเคียง (TNN) อย่างน้อยบางส่วน

[27] นิวไคลด์ที่มีมวลมากที่สุดที่สังเกตได้และมีเสถียรภาพ โดยมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเท่ากัน

[28] เชื่อ กันว่าเกิดการจับอิเล็กตรอนสองครั้งกับ^40Arโดยมีครึ่งชีวิตไม่น้อยกว่า 10²²ปี

[29] นิวไคลด์คอสมิก

[30] เชื่อว่าเกิดการสลายตัวแบบ β⁻ β⁻ ไปเป็น⁴⁶ Ti

[PN-31] นิวคลีโอไนด์ดั้งเดิม

[32] เชื่อกันว่าสามารถสลายตัวแบบเบต้าสามครั้ง ได้ โดยมีครึ่งชีวิตย่อยที่ยาวนานมาก

[33] นิวไคลด์ที่เบาที่สุดที่ทราบว่าเกิดการสลายตัวแบบเบต้าคู่

[35] มีทฤษฎีว่าอาจเกิดการสลายตัวแบบ β⁻ไปเป็น⁴⁸ Sc โดยมีครึ่งชีวิตบางส่วนเกิน 1.1^+0.8_−0.6×10 ²¹ปี^{[ 21 ]}

[uc-37] การค้นพบไอโซโทปนี้ยังไม่ได้รับการยืนยัน

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

12

[ 13 ]

14 ] การ

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[

[

[ 20 ]

[ n 2 ]

[ n 3 ]

[ n 4 ]

[ n 5 ]

[ n 6 ]

[ n 7 ]

[ n 8 ]

[ n 9 ]

[ n 10 ]

[ n 11 ]

[ n 12 ]

[ n 13 ]

[ n 14 ]

[ 22 ]

[ n 15 ]

[ 21 ]

[

[

[

[ 26 ]

[ 27 ]

28

29

[