Argonisotoper

Argonisotoper är isotoper av grundämnet argon (Ar), det vill säga atomer och kärnor med 18 protoner och olika antal neutroner.

Isotoper

Argon har 24 kända isotoper, varav 3 är stabila (³⁶Ar, ³⁸Ar och ⁴⁰Ar), samt 1 isomer (^32mAr).

Den mest långlivade radioisotopen är ³⁹Ar med en halveringstid på 269 år, följd av ⁴²Ar med en halveringstid på 32,9 år och ³⁷Ar med en halveringstid på 35 dagar. Alla andra radioisotoper har halveringstider under två timmar, och de flesta av dem under en minut. Den minst stabila radioisotopen är ³⁰Ar med en halveringstid på mindre än 20 nanosekunder.

Lättare isotoper sönderfaller främst genom positronemission till klor- eller svavelisotoper, medan tyngre isotoper främst β⁻-sönderfaller till kaliumisotoper.

Argon-36

Huvudartikel: Argon-36

³⁶Ar är en observationellt stabil isotop vars kärna består 18 protoner och 18 neutroner. Den utgör 0,337 % av det naturligt förekommande argonet. ³⁶Ar antas sönderfalla genom dubbel elektroninfångning till ³⁶S med en mycket lång halveringstid. Hittills har emellertid inga tecken på radioaktivitet observerats, och det är även den lättaste teoretiskt men ändock obevisat instabila nukliden.

Många forskningsprojekt har behov av argon som är utarmat med avseende på kosmogena isotoper, vilket benämnes utarmat argon.^[1]

I december 2013 hittades ³⁶Ar i form av en argonhydrid i kosmiskt stoft tillhörande Krabbnebulosan som utgör resterna efter en supernova. Detta var första gången molekyler innehållande atomer av en ädelgas upptäcktes i yttre rymden.^[2]^[3]

Argon-37

Huvudartikel: Argon-37

³⁷Ar är en radioisotop vars kärna består 18 protoner och 19 neutroner. Det är en syntetisk radioisotop som bildas genom neutroninfångning av ⁴⁰Ca följt av en alfapartikelemission som ett resultat av underjordiska kärnvapenexplosioner. Den har en halveringstid på 35,04 dagar.^[4]

Argon-38

Huvudartikel: Argon-38

³⁸Ar är en stabil isotop vars kärna består 18 protoner och 20 neutroner. Den utgör 0,063 % av det naturligt förekommande argonet.

Argon-39

Huvudartikel: Argon-39

³⁹Ar är en radioisotop vars kärna består 18 protoner och 21 neutroner. Det är en kosmogen nuklid som förekommer i spårmängder i naturen och har en halveringstid på 269 år. ³⁹Ar produceras i jordens atmosfär genom kosmisk strålningsaktivitet på i huvudsak på ⁴⁰Ar. I underjorden produceras också ³⁹Ar från ³⁹K genom neutroninfångning eller alfaemission av kalcium. Halten av ³⁹Ar bland naturligt argon har uppmätts till (8,0 ± 0,6) × 10⁻¹⁶ g/g, eller (1,01 ± 0,08) Bq/kg av ^{36, 38, 40}Ar.^[5]

Argon-40

Huvudartikel: Argon-40

⁴⁰Ar är en stabil isotop vars kärna består 18 protoner och 22 neutroner. Den utgör 99,6035 % av det naturligt förekommande argonet. Detta beror på faktumet att de flesta ⁴⁰Ar-isotoper är radiogena: ⁴⁰Ar-atomer som är sönderfallsprodukter av ⁴⁰K, en naturlig radioisotop med halveringstid på 1,248 miljarder år, som sönderfaller till antingen den stabila isotopen ⁴⁰Ar (10,72 %) genom elektroninfångning eller positronemission, eller till ⁴⁰Ca (89,28 %) genom β⁻-sönderfall. Dessa egenskaper och förhållanden används för att bestämma åldern på bergarter genom kalium–argon-datering.^[4]

Trots att ⁴⁰Ar hålls fångat i många stenar, kan den frigöras genom smältning, slipning och diffusion. Nästan allt argon i jordens atmosfär är en produkt av kalium-40-sönderfall, eftersom 99,6 % av argonet i jordens atmosfär är ⁴⁰Ar, medan argonet i solen och förmodligen i primordiala stjärnbildande moln utgörs av < 15 % av ³⁸Ar och mestadels ³⁶Ar (85 %). På liknande sätt är förhållandet mellan de tre isotoperna ³⁶Ar: ³⁸Ar: ⁴⁰Ar i de yttre planeternas atmosfärer 8400: 1600: 1.^[6]

Argon-41

Huvudartikel: Argon-41

⁴¹Ar är en radioisotop vars kärna består 18 protoner och 23 neutroner. Den har en halveringstid på 109,61 minuter.

Argon-42

Huvudartikel: Argon-42

⁴²Ar är en radioisotop vars kärna består 18 protoner och 24 neutroner. Den förekommer i spårmängder i naturen – med en andel mindre än 6 × 10⁻²¹ i proportion till andelen ^{36, 38, 40}Ar.^[7] Dess halveringstid är 32,9 år.

Tabell

Nuklid	Z	N	Massa (u)	Halveringstid	ST (%)	SE (MeV)	SP	Spinn	Förekomst (%)
³⁰Ar	18	12	30,02156(32)#	20 ns	p		²⁹Cl	0⁺
³¹Ar	18	13	31,01212(22)#	14,4 ms	β⁺ + p (55 %)		³⁰S	⁵⁄₂(⁺#)
					β⁺ (40,4 %)		³¹Cl
					β⁺ + 2p (2,48 %)		²⁹P
					β⁺ + 3p (2,1 %)		²⁸Si
³²Ar	18	14	31,9976380(19)	98 ms	β⁺ (56,99 %)	11,15	³²Cl	0⁺
³²Ar	18	14	31,9976380(19)	98 ms	β⁺ + p (43,01 %)	9,35	³¹S	0⁺
^32mAr	5600(100)			98 ms				5⁻#
³³Ar	18	15	32,9899257(5)	173 ms	β⁺ (61,35 %)	11,62	³³Cl	½⁺
³³Ar	18	15	32,9899257(5)	173 ms	β⁺ + p (38,65 %)	9,35	³²S	½⁺
³⁴Ar	18	16	33,9802712(4)	844,5 ms	β⁺	6,061	³⁴Cl	0⁺
³⁵Ar	18	17	34,9752576(8)	1,775 s	β⁺	5,965	³⁵Cl	³⁄₂⁺
³⁶Ar	18	18	35,967545106(29)	Observationellt stabil				0⁺	0,337
³⁷Ar	18	19	36,96677632(22)	35,04 d	ε	0,813	³⁷Cl	³⁄₂⁺
³⁸Ar	18	20	37,9627324(4)	Stabil				0⁺	0,063
³⁹Ar	18	21	38,964313(5)	269 a	β⁻	0,565	³⁹K	⁷⁄₂⁻	Spår
⁴⁰Ar	18	22	39,9623831225(29)	Stabil				0⁺	99,6035
⁴¹Ar	18	23	40,9645006(4)	109,61 min	β⁻	2,492	⁴¹K	⁷⁄₂⁻
⁴²Ar	18	24	41,963046(6)	32,9 a	β⁻	0,6	⁴²K	0⁺	Spår
⁴³Ar	18	25	42,965636(6)	5,37 min	β⁻	4,62	⁴³K	(⁵⁄₂⁻)
⁴⁴Ar	18	26	43,9649240(17)	11,87 min	β⁻	3,55	⁴⁴K	0⁺
⁴⁵Ar	18	27	44,9680400(6)	21,48 s	β⁻	6,89	⁴⁵K	(½, ³⁄₂, ⁵⁄₂)⁻
⁴⁶Ar	18	28	45,96809(4)	8,4 s	β⁻	5,7	⁴⁶K	0⁺
⁴⁷Ar	18	29	46,97219(11)	1,23 s	β⁻ (99 %)	9,79	⁴⁷K	³⁄₂⁻#
⁴⁷Ar	18	29	46,97219(11)	1,23 s	β⁻ + n (1 %)	1,44	⁴⁶K	³⁄₂⁻#
⁴⁸Ar	18	30	47,97454(32)#	480 ms	β⁻		⁴⁸K	0⁺
⁴⁹Ar	18	31	48,98052(54)#	170 ms	β⁻		⁴⁹K	³⁄₂⁻#
⁵⁰Ar	18	32	49,98443(75)#	85 ms	β⁻		⁵⁰K	0⁺
⁵¹Ar	18	33	50,99163(75)#	60 ms	β⁻		⁵¹K	³⁄₂⁻#
⁵²Ar	18	34	51,99678(97)#	10 ms	β⁻		⁵²K	0⁺
⁵³Ar	18	35	53,00494(107)#	3 ms	β⁻		⁵³K	(⁵⁄₂⁻)#
⁵³Ar	18	35	53,00494(107)#	3 ms	β⁻ + n		⁵²K	(⁵⁄₂⁻)#
Denna tabell: visa • redigera

Anmärkningar

Stabila isotoper anges i fetstil.
Värden markerade med # härrör inte enbart från experimentella data, men åtminstone delvis från systematiska trender.
Osäkerheter anges i kort form i parentes efter värdet. Osäkerhetsvärden anger en standardavvikelse, utom isotopsammansättningen och standardatommassa från IUPAC, som använder expanderade osäkerhet.
Nuklidmassor är givna av IUPAP Commission on Symbols, Units, Nomenclature, Atomic Masses and Fundamental Constants (SUNAMCO).
Isotopförekomster är givna av IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.

Källor

^ H. O. Back, et al. (2012). ”Depleted Argon from Underground Sources”. Physics Procedia 37: sid. 1105–1112. doi:10.1016/j.phpro.2012.04.099.
^ Quenqua, Douglas (13 december 2013). ”Noble Molecules Found in Space”. The New York Times. http://www.nytimes.com/2013/12/17/science/space/noble-molecules-found-in-space.html. Läst 13 december 2013.
^ M. J. Barlow, et al. (2013). ”Detection of a Noble Gas Molecular Ion, ³⁶ArH+, in the Crab Nebula”. Science 342 (6164): sid. 1343–1345. doi:10.1126/science.124358213.
^ [a b] ”⁴⁰Ar/³⁹Ar dating and errors”. Arkiverad från originalet den 9 maj 2007. https://web.archive.org/web/20070509023017/http://www.geoberg.de/text/geology/07011601.php. Läst 7 mars 2007.
^ P. Benetti, et al. (2007). ”Measurement of the specific activity of ³⁹Ar in natural argon”. Nuclear Instruments and Methods A 574: sid. 83. doi:10.1016/j.nima.2007.01.106. https://arxiv.org/abs/astro-ph/0603131.
^ Cameron, A. G. W., "Elemental and Isotopic Abundances of the Volatile Elements in the Outer Planets" (Article published in the Space Science Reviews special issue on 'Outer Solar System Exploration - An Overview', ed. by J. E. Long and D. G. Rea.) Journal: Space Science Reviews, Volume 14, Issue 34, pp. 392–400 (1973).
^ V. D. Ashitkov, et al. (1998). ”New experimental limit on the ⁴²Ar content in the Earth's atmosphere”. Nuclear Instruments and Methods A 416: sid. 179. doi:10.1016/S0168-9002(98)00740-2.

Isotopmassor:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). ”The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics 729: sid. 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf.
Isotopsammansättning och standardatommassa:
- J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). ”Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 75 (6): sid. 683–800. doi:10.1351/pac200375060683. http://www.iupac.org/publications/pac/75/6/0683/pdf/.
- M. E. Wieser (2006). ”Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 78 (11): sid. 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051. http://iupac.org/publications/pac/78/11/2051/pdf/.
Spinn och isomerdata:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). ”The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729: sid. 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf.
- National Nuclear Data Center. ”NuDat 2.1 database”. Brookhaven National Laboratory. http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/. Läst 1 september 2005.
- N. E. Holden (2004). ”Table of the Isotopes, Section 11”. i D. R. Lide. CRC Handbook of Chemistry and Physics (85th). CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9

Externa länkar

Argonisotopdata från The Berkeley Laboratory Isotopes Project's (engelska)

[1] H. O. Back, et al. (2012). ”Depleted Argon from Underground Sources”. Physics Procedia 37: sid. 1105–1112. doi:10.1016/j.phpro.2012.04.099.

[NYT-20131213-2] Quenqua, Douglas (13 december 2013). ”Noble Molecules Found in Space”. The New York Times. http://www.nytimes.com/2013/12/17/science/space/noble-molecules-found-in-space.html. Läst 13 december 2013.

[SCI-2013-3] M. J. Barlow, et al. (2013). ”Detection of a Noble Gas Molecular Ion, ³⁶ArH+, in the Crab Nebula”. Science 342 (6164): sid. 1343–1345. doi:10.1126/science.124358213.

[iso-4] [a b] ”⁴⁰Ar/³⁹Ar dating and errors”. Arkiverad från originalet den 9 maj 2007. https://web.archive.org/web/20070509023017/http://www.geoberg.de/text/geology/07011601.php. Läst 7 mars 2007.

[5] P. Benetti, et al. (2007). ”Measurement of the specific activity of ³⁹Ar in natural argon”. Nuclear Instruments and Methods A 574: sid. 83. doi:10.1016/j.nima.2007.01.106. https://arxiv.org/abs/astro-ph/0603131.

[6] Cameron, A. G. W., "Elemental and Isotopic Abundances of the Volatile Elements in the Outer Planets" (Article published in the Space Science Reviews special issue on 'Outer Solar System Exploration - An Overview', ed. by J. E. Long and D. G. Rea.) Journal: Space Science Reviews, Volume 14, Issue 34, pp. 392–400 (1973).

[7] V. D. Ashitkov, et al. (1998). ”New experimental limit on the ⁴²Ar content in the Earth's atmosphere”. Nuclear Instruments and Methods A 416: sid. 179. doi:10.1016/S0168-9002(98)00740-2.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]