Изотопы калия

Изотопы калия — разновидности химического элемента калия с разным количеством нейтронов в атомном ядре. Известны изотопы калия с массовыми числами от 33 до 59 (количество протонов 19, нейтронов от 14 до 40) и 5 ядерных изомеров.

Природный калий представляет собой смесь трех изотопов. Двух стабильных:

И одного нестабильного, но с большим периодом полураспада:

Благодаря радиоактивности 40K природный калий обладает удельной активностью около 31 кБк/кг.

Калий-40

40K распадается по одной из трех схем:

Значимость калия-40 определяется его определяющим вкладом в собственную радиоактивность биологических тканей, содержащих природный калий. Ввиду наличия калия-40 в теле человека природная радиоактивность человеческого организма составляет 4—5 кБк. Это примерно 80—85 % собственной радиоактивности организма. Оставшаяся часть обусловлена в основном изотопом 14С. Среднегодовая эффективная эквивалентная доза, получаемая человеком в результате распада калия-40 в тканях организма, составляет 0,18 мЗв.

Соотношение калия-40 и аргона-40 используется в калий-аргоновом способе датирования абсолютного возраста минералов в геохронологии.

Таблица изотопов калия

Символ
нуклида
Z(p) N(n) Масса изотопа[1]
(а. е. м.)
Период
полураспада
[2]
(T1/2)
Канал распада Продукт распада Спин и чётность
ядра[2]
Распространённость
изотопа в природе
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Энергия возбуждения
31K[3][4] 19 12 <10-11 с 3p 28S
32K 19 13 32,02265(43)# p 31Ar 1+#
32mK 950(100)# кэВ 4+#
33K 19 14 33,00756(21)# <25 нс p 32Ar 3/2+#
34K 19 15 33,99869(21)# <40 нс p 33Ar 1+#
35K 19 16 34,9880054(6) 178(8) мс β+ (99,63%) 35Ar 3/2+
β+, p (0,37%) 34Cl
36K 19 17 35,9813020(4) 341(3) мс β+ (99,95%) 36Ar 2+
β+, p (0,048%) 35Cl
β+, α (0,0034%) 32S
37K 19 18 36,97337589(10) 1,2365(9) с β+ 37Ar 3/2+
38K 19 19 37,96908112(21) 7,636(18) мин β+ 38Ar 3+
38m1K 130,50(28) кэВ 924,46(14) мс β+ 38Ar 0+
38m2K 3458,0(2) кэВ 21,95(11) мкс ИП 38K (7+)
39K 19 20 38,963706487(5) стабилен 3/2+ 0,932581(44)
40K 19 21 39,96399817(6) 1,248(3)⋅109 лет β (89,28%) 40Ca 4− 1,17(1)⋅10−4
ЭЗ (10,72%) 40Ar
β+ (0,001%)[5]
40mK 1643,639(11) кэВ 336(12) нс ИП 40K 0+
41K 19 22 40,961825258(4) стабилен 3/2+ 0,067302(44)
42K 19 23 41,96240231(11) 12,355(7) ч β 42Ca 2−
43K 19 24 42,9607347(4) 22,3(1) ч β 43Ca 3/2+
43mK 738,30(6) кэВ 200(5) нс ИП 43K 7/2−
44K 19 25 43,9615870(5) 22,13(19) мин β 44Ca 2−
45K 19 26 44,9606915(6) 17,8(6) мин β 45Ca 3/2+
46K 19 27 45,9619816(8) 105(10) с β 46Ca 2−
47K 19 28 46,9616616(15) 17,50(24) с β 47Ca 1/2+
48K 19 29 47,9653412(8) 6,8(2) с β (98,86%) 48Ca 1−
β, n (1,14%) 47Ca
49K 19 30 48,9682108(9) 1,26(5) с β, n (86%) 48Ca (3/2+)
β (14%) 49Ca
50K 19 31 49,972380(8) 472(4) мс β (71%) 50Ca 0−
β, n (29%) 49Ca
50mK 171,4(4) кэВ 125(40) нс ИП 50K (2−)
51K 19 32 50,975828(14) 365(5) мс β, n (65%) 50Ca 3/2+
β (35%) 51Ca
52K 19 33 51,98160(4) 110(4) мс β, n (74%) 51Ca 2−#
β (23,7%) 52Ca
β, 2n (2,3%) 50Ca
53K 19 34 52,98680(12) 30(5) мс β, n (64%) 52Ca (3/2+)
β (26%) 53Ca
β, 2n (10%) 51Ca
54K 19 35 53,99463(64)# 10(5) мс β (>99,9%) 54Ca 2−#
β, n (<.1%) 53Ca
55K 19 36 55,00076(75)# 3# мс β 55Ca 3/2+#
β, n 54Ca
56K 19 37 56,00851(86)# 1# мс β 56Ca 2−#
β, n 55Ca
57K[6][7] 19 38 β 57Ca
59K[7][прим. 1] 19 40 β 59Ca
  1. Открытие этого изотопа не подтверждено.

Пояснения к таблице

  • Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
  • Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • Символами, выделенными жирным шрифтом, обозначены стабильные продукты распада. Символами, выделенными жирным курсивом, обозначены радиоактивные продукты распада, имеющие периоды полураспада, сравнимые с возрастом Земли или превосходящие его и вследствие этого присутствующие в природной смеси.
  • Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неуверенно определённые значения спина и/или чётности заключены в скобки.
  • Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

Примечания

  1. Данные приведены по Wang M., Audi G., Kondev F. G., Huang W. J., Naimi S., Xu X. The Ame2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2016. Vol. 41, iss. 3. P. 030002-1—030002-344. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030002.
  2. Данные приведены по Audi G., Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S. The Nubase2016 evaluation of nuclear properties (англ.) // Chinese Physics C. — 2017. Vol. 41, iss. 3. P. 030001-1—030001-138. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. — .
  3. “A peculiar atom shakes up assumptions of nuclear structure”. Nature. 573 (7773): 167. 6 September 2019. Bibcode:2019Natur.573T.167.. DOI:10.1038/d41586-019-02655-9. PMID 31506620.
  4. Kostyleva, D.; et al. (2019). “Towards the Limits of Existence of Nuclear Structure: Observation and First Spectroscopy of the Isotope 31K by Measuring Its Three-Proton Decay”. Physical Review Letters. 123 (9): 092502. arXiv:1905.08154. Bibcode:2019PhRvL.123i2502K. DOI:10.1103/PhysRevLett.123.092502. PMID 31524489.
  5. Engelkemeir, D. W.; Flynn, K. F.; Glendenin, L. E. (1962). “Positron Emission in the Decay of K40”. Physical Review. 126 (5): 1818. Bibcode:1962PhRv..126.1818E. DOI:10.1103/PhysRev.126,1818.
  6. Neufcourt, L.; Cao, Y.; Nazarewicz, W.; Olsen, E.; Viens, F. (2019). “Neutron drip line in the Ca region from Bayesian model averaging”. Physical Review Letters. 122 (6): 062502–1–062502–6. arXiv:1901.07632. Bibcode:2019PhRvL.122f2502N. DOI:10.1103/PhysRevLett.122.062502. PMID 30822058.
  7. Tarasov, O.B. Production of very neutron rich isotopes: What should we know? (2017).
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.