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Isótopos de calcio

El calcio ( 20 Ca) tiene 26 isótopos conocidos, que van desde 35 Ca hasta 60 Ca. Hay cinco isótopos estables ( 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca y 46 Ca), más un isótopo ( 48 Ca ) con una vida media tan larga que es estable a todos los efectos prácticos. El isótopo más abundante, 40 Ca, así como el raro 46 Ca, son teóricamente inestables en términos energéticos, pero no se ha observado su desintegración. El calcio también tiene un isótopo cosmogénico , 41 Ca, con una vida media de 99.400 años. A diferencia de los isótopos cosmogénicos que se producen en el aire , 41 Ca se produce por activación neutrónica de 40 Ca. La mayor parte de su producción se produce en el metro superior de la columna de suelo, donde el flujo de neutrones cosmogénicos todavía es lo suficientemente fuerte. El 41 Ca ha recibido mucha atención en los estudios estelares porque se desintegra en 41 K, un indicador crítico de anomalías del sistema solar. Los isótopos artificiales más estables son el 45 Ca, con una vida media de 163 días, y el 47 Ca, con una vida media de 4,5 días. Todos los demás isótopos de calcio tienen vidas medias de minutos o menos. [4]

El 40 Ca estable comprende alrededor del 97% del calcio natural y se crea principalmente por nucleosíntesis en estrellas grandes. Sin embargo, de manera similar al 40 Ar, algunos átomos de 40 Ca son radiogénicos, creados a través de la desintegración radiactiva del 40 K. Si bien la datación K-Ar se ha utilizado ampliamente en las ciencias geológicas , la prevalencia del 40 Ca en la naturaleza inicialmente impidió la proliferación de la datación K-Ca en los primeros estudios, con solo un puñado de estudios en el siglo XX. Sin embargo, las técnicas modernas que utilizan técnicas cada vez más precisas de ionización térmica ( TIMS ) y espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente con múltiples colectores de celdas de colisión ( CC-MC-ICP-MS ) se han utilizado para la datación exitosa de la edad K-Ca , [5] [6] así como para determinar las pérdidas de K de la corteza continental inferior [7] y para rastrear las contribuciones de calcio de varios reservorios geológicos [8] [9] similares a Rb-Sr .

Las variaciones de isótopos estables de calcio (más típicamente 44 Ca/ 40 Ca o 44 Ca/ 42 Ca, denotados como 'δ 44 Ca' y 'δ 44/42 Ca' en notación delta) también se utilizan ampliamente en las ciencias naturales para una serie de aplicaciones, que van desde la determinación temprana de la osteoporosis [10] hasta la cuantificación de las escalas de tiempo de las erupciones volcánicas . [11] Otras aplicaciones incluyen: cuantificar la eficiencia del secuestro de carbono en los sitios de inyección de CO 2 [12] y comprender la acidificación de los océanos , [13] explorar procesos magmáticos tanto ubicuos como raros, como la formación de granitos [14] y carbonatitas , [15] rastrear redes tróficas modernas y antiguas , incluso en dinosaurios, [16] [17] [18] evaluar las prácticas de destete en humanos antiguos, [19] y una gran cantidad de otras aplicaciones emergentes.

Lista de isótopos


  1. ^ ( ) – La incertidumbre (1 σ ) se da en forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
  2. ^ Vida media audaz  : casi estable, vida media más larga que la edad del universo .
  3. ^ Modos de descomposición:
  4. ^ Símbolo en negrita como hija: el producto hija es estable.
  5. ^ ( ) valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
  6. ^ # – Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
  7. ^ El nucleido más pesado y estable desde el punto de vista observacional, con igual número de protones y neutrones.
  8. ^ Se cree que sufre una doble captura de electrones en 40 Ar con una vida media no inferior a 9,9×10 21 y
  9. ^ Nuclido cosmogénico
  10. ^ Se cree que sufre una desintegración β − β − ​​a 46 Ti
  11. ^ Radionúclido primordial
  12. ^ Se cree que es capaz de sufrir una triple desintegración beta con una vida media parcial muy larga.
  13. ^ El nucleido más ligero conocido que sufre desintegración beta doble
  14. ^ Se teoriza que también sufre una desintegración β − a 48 Sc con una vida media parcial superior a 1,1+0,8
    -0,6    ×10 21 años [21]

Calcio-48

Aproximadamente 2 g de calcio-48

El calcio-48 es un núcleo doblemente mágico con 28 neutrones, inusualmente rico en neutrones para un núcleo primordial ligero. Se desintegra mediante desintegración beta doble con una vida media extremadamente larga de aproximadamente 6,4×10 19  años, aunque la desintegración beta simple también es teóricamente posible. [22] Esta desintegración se puede analizar con el modelo de capas nucleares sd y es más energética (4,27  MeV ) que cualquier otra desintegración beta doble. [23] También se puede utilizar como precursor de núcleos ricos en neutrones y superpesados. [24] [25]

Calcio-60

El calcio-60 es el isótopo más pesado conocido hasta 2020. [ 1] Observado por primera vez en 2018 en Riken junto con 59 Ca y siete isótopos de otros elementos, [26] su existencia sugiere que hay isótopos pares N adicionales de calcio hasta al menos 70 Ca, mientras que 59 Ca es probablemente el último isótopo ligado con N impar . [27] Las predicciones anteriores habían estimado que la línea de goteo de neutrones se producía en 60 Ca, con 59 Ca sin unir. [26]

En la región rica en neutrones, N = 40 se convierte en un número mágico , por lo que 60 Ca se consideró desde el principio como un núcleo posiblemente doblemente mágico, como se observa para el isótono 68 Ni . [28] [29] Sin embargo, las mediciones espectroscópicas posteriores de los nucleidos cercanos 56 Ca, 58 Ca y 62 Ti predicen en cambio que debería estar en la isla de inversión que se sabe que existe alrededor de 64 Cr. [29] [30]

Referencias

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Lectura adicional

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