公開メモ DXM 1977 ヒストリエ

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アルゴンの特異性

2024-08-08 03:35:00 | あほの押し売り
Ar 地球の大気中には窒素・酸素に次いで3番目に多く含まれています。その濃度は0.93%ですが、空気から液体酸素・液体窒素を生成する際にマイナス200℃近くまで冷却し、酸素から分留して作り出すことができます。

アルゴンは他の希ガスに比べて異常に多い。化合物になるチャンスが極めて少ない希ガス18族元素は岩石から大気に出ると宇宙空間に拡散しどんどん少なくなってゆく。それにも関わらずアルゴンが特異に濃度が高いことには理由があるはず。

これは天文学的には比較的近い年代に酸素原子に多量の中性子が衝突した痕跡と思われる。中性子兵器を使った戦争があったという証拠かもしれない。



太陽大気など宇宙における同位体存在比は36Ar:84.2%, 38Ar:15.8%, 40Ar:0.026%と、36Arが多い[1]。これは宇宙の元素合成においてアルファ反応によりアルファ粒子の整数倍の原子が多量に合成されるためである。これに対し、地球大気中のアルゴンはほとんどがカリウム4040K)の崩壊により生成されたものであるため[注 1]、以下の一覧に示す通り40Arが圧倒的に多い。これにより、アルゴンの標準原子量は39.948(1) uとなっている。
0.996003(30)
アルゴン-40(¹⁴₁Ar)は、主に放射性崩壊によって生じます。具体的には、カリウム-40(⁴⁰K)が放射性崩壊することで生成されます。カリウム-40は自然界に存在するカリウムの同位体の一つで、約0.012%の割合で存在しています。

カリウム-40の崩壊プロセスは主に以下の2つの方法によります:

1. ベータ崩壊:カリウム-40がベータ崩壊を経て、カルシウム-40(⁴⁰Ca)に変わる過程で、アルゴン-40(¹⁴₁Ar)が生成されます。この過程では、カリウムが中性子を失い、陽子が増加します。

2. 電子捕獲:カリウム-40が電子捕獲を行うことで、アルゴン-40に変わる過程です。電子捕獲では、カリウム原子の陽子が電子を捕え、中性子に変わり、アルゴンが生成されます。

そのため、アルゴン-40は地球上の放射性鉱石や火山岩の中に発生し、また大気中にも微量存在しています。アルゴン-40は、年齢測定(例えば、カリウム-アルゴン法)などの地質学的・考古学的な研究に活用されています。

アルゴン(Ar)にはいくつかの同位体が存在します。以下は、主な同位体とその半減期(寿命)です。

1. **アルゴン-36(^36Ar)**: 安定同位体
   - 半減期: 不明(安定同位体であり、崩壊しません)

2. **アルゴン-38(^38Ar)**: 安定同位体
   - 半減期: 不明(安定同位体であり、崩壊しません)

3. **アルゴン-40(^40Ar)**: 安定同位体
   - 半減期: 不明(安定同位体であり、崩壊しません)

4. **アルゴン-39(^39Ar)**: 放射性同位体
   - 半減期: 約269年

5. **アルゴン-41(^41Ar)**: 放射性同位体
   - 半減期: 約1.83時間

アルゴン-39やアルゴン-41は放射性であり、環境や実験室での研究において利用されます。特にアルゴン-39は放射年代測定において利用されることがあります。同位体の寿命はそれぞれ異なり、訳のある用途に応じて選ばれることがあります。


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