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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

  1. ^ abcdef Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "La evaluación NUBASE2020 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  2. ^ "Pesos atómicos estándar: calcio". CIAAW . 1983.
  3. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 de mayo de 2022). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico de la IUPAC)". Química pura y aplicada . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  4. ^ Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S. (2017). "La evaluación NUBASE2016 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics C . 41 (3): 030001. Bibcode :2017ChPhC..41c0001A. doi :10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  5. ^ Marshall, BD; DePaolo, DJ (1 de diciembre de 1982). "Determinaciones precisas de edad y estudios petrogenéticos mediante el método KCa". Geochimica et Cosmochimica Acta . 46 (12): 2537–2545. doi :10.1016/0016-7037(82)90376-3. ISSN  0016-7037.
  6. ^ admin. «Datación de K-Ca y composición isotópica de Ca de la lava más antigua del Sistema Solar, Erg Chech 002 | Geochemical Perspectives Letters» . Consultado el 16 de octubre de 2024 .
  7. ^ admin. "Los isótopos de Ca radiogénicos confirman el agotamiento de K posterior a la formación de la corteza inferior | Geochemical Perspectives Letters" . Consultado el 16 de octubre de 2024 .
  8. ^ Antonelli, Michael A.; DePaolo, Donald J.; Christensen, John N.; Wotzlaw, Jörn-Frederik; Pester, Nicholas J.; Bachmann, Olivier (16 de septiembre de 2021). "Ca 40 radiogénico en agua de mar: implicaciones para los ciclos de Ca modernos y antiguos". Química de la Tierra y el Espacio de la ACS . 5 (9): 2481–2492. doi :10.1021/acsearthspacechem.1c00179. ISSN  2472-3452.
  9. ^ Davenport, Jesse; Caro, Guillaume; France-Lanord, Christian (1 de diciembre de 2022). "Desacoplamiento de la erosión física y química en el Himalaya revelado por isótopos de Ca radiogénicos". Geochimica et Cosmochimica Acta . 338 : 199–219. doi :10.1016/j.gca.2022.10.031. ISSN  0016-7037.
  10. ^ Eisenhauer, A.; Müller, M.; Heuser, A.; Kolevica, A.; Glüer, C. -C.; Both, M.; Laue, C.; Hehn, U. v.; Kloth, S.; Shroff, R.; Schrezenmeir, J. (1 de junio de 2019). "Relaciones de isótopos de calcio en sangre y orina: un nuevo biomarcador para el diagnóstico de osteoporosis". Bone Reports . 10 : 100200. doi :10.1016/j.bonr.2019.100200. ISSN  2352-1872. PMC 6453776 . PMID  30997369. 
  11. ^ Antonelli, Michael A.; Mittal, Tushar; McCarthy, Anders; Tripoli, Barbara; Watkins, James M.; DePaolo, Donald J. (8 de octubre de 2019). "Los isótopos de Ca registran un rápido crecimiento de cristales en sistemas volcánicos y subvolcánicos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 116 (41): 20315–20321. doi : 10.1073/pnas.1908921116 . ISSN  0027-8424. PMC 6789932 . PMID  31548431. 
  12. ^ Pogge von Strandmann, Philip AE; Burton, Kevin W.; Snæbjörnsdóttir, Sandra O.; Sigfússon, Bergur; Aradóttir, Edda S.; Gunnarsson, Ingvi; Alfredsson, Helgi A.; Mesfin, Kiflom G.; Oelkers, Eric H.; Gislason, Sigurður R. (30 de abril de 2019). "Rápida mineralización de CO2 en calcita en el sitio de almacenamiento de CarbFix cuantificada mediante isótopos de calcio". Comunicaciones de la naturaleza . 10 (1): 1983. doi :10.1038/s41467-019-10003-8. ISSN  2041-1723. PMC 6491611 . PMID  31040283. 
  13. ^ Fantle, Matthew S.; Ridgwell, Andy (5 de agosto de 2020). "Hacia una comprensión de la señal isotópica de Ca relacionada con la acidificación de los océanos y los excesos de alcalinidad en el registro de rocas". Chemical Geology . 547 : 119672. doi :10.1016/j.chemgeo.2020.119672. ISSN  0009-2541.
  14. ^ Antonelli, Michael A.; Yakymchuk, Chris; Schauble, Edwin A.; Foden, John; Janoušek, Vojtěch; Moyen, Jean-François; Hoffmann, Jan; Moynier, Frédéric; Bachmann, Olivier (15 de abril de 2023). "La petrogénesis del granito y el δ44Ca de la corteza continental". Earth and Planetary Science Letters . 608 : 118080. doi :10.1016/j.epsl.2023.118080. ISSN  0012-821X.
  15. ^ admin. "Fraccionamiento de isótopos de calcio durante la inmiscibilidad de la masa fundida y la petrogénesis de carbonatita | Geochemical Perspectives Letters" . Consultado el 16 de octubre de 2024 .
  16. ^ Skulan, José; DePaolo, Donald J.; Owens, Thomas L. (1 de junio de 1997). "Control biológico de la abundancia de isótopos de calcio en el ciclo global del calcio". Geochimica et Cosmochimica Acta . 61 (12): 2505–2510. doi :10.1016/S0016-7037(97)00047-1. ISSN  0016-7037.
  17. ^ admin. "Los isótopos estables de calcio sitúan a los conodontos del Devónico como consumidores de primer nivel | Geochemical Perspectives Letters" . Consultado el 16 de octubre de 2024 .
  18. ^ Hassler, A.; Martin, JE; Amiot, R.; Tacail, T.; Godet, F. Arnaud; Allain, R.; Balter, V. (11 de abril de 2018). "Los isótopos de calcio ofrecen pistas sobre la distribución de recursos entre los dinosaurios depredadores del Cretácico". Actas de la Royal Society B: Ciencias Biológicas . 285 (1876): 20180197. doi :10.1098/rspb.2018.0197. ISSN  0962-8452. PMC 5904318 . PMID  29643213. 
  19. ^ Tacail, Théo; Thivichon-Prince, Béatrice; Martin, Jeremy E.; Charles, Cyril; Viriot, Laurent; Balter, Vincent (13 de junio de 2017). "Evaluación de las prácticas de destete humano con isótopos de calcio en el esmalte dental". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 114 (24): 6268–6273. doi : 10.1073/pnas.1704412114 . ISSN  0027-8424. PMC 5474782 . PMID  28559355. 
  20. ^ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "La evaluación de masa atómica AME 2020 (II). Tablas, gráficos y referencias*". Chinese Physics C . 45 (3): 030003. doi :10.1088/1674-1137/abddaf.
  21. ^ Aunola, M.; Suhonen, J.; Siiskonen, T. (1999). "Estudio del modelo de capas de la altamente prohibida desintegración beta 48 Ca → 48 Sc". EPL . 46 (5): 577. Bibcode :1999EL.....46..577A. doi :10.1209/epl/i1999-00301-2. S2CID  250836275.
  22. ^ Arnold, R.; et al. ( Colaboración NEMO-3 ) (2016). "Medición de la vida media de desintegración doble beta y búsqueda de la desintegración doble beta sin neutrinos de 48 Ca con el detector NEMO-3". Physical Review D . 93 (11): 112008. arXiv : 1604.01710 . Código Bibliográfico :2016PhRvD..93k2008A. doi :10.1103/PhysRevD.93.112008.
  23. ^ Balysh, A.; et al. (1996). "Desintegración beta doble de 48 Ca". Physical Review Letters . 77 (26): 5186–5189. arXiv : nucl-ex/9608001 . Código Bibliográfico :1996PhRvL..77.5186B. doi :10.1103/PhysRevLett.77.5186. PMID  10062737.
  24. ^ Notani, M.; et al. (2002). "Nuevos isótopos ricos en neutrones, 34 Ne, 37 Na y 43 Si, producidos por fragmentación de un haz de 64A MeV 48 Ca". Physics Letters B . 542 (1–2): 49–54. Bibcode :2002PhLB..542...49N. doi :10.1016/S0370-2693(02)02337-7.
  25. ^ Oganessian, Yu. Ts.; et al. (octubre de 2006). "Síntesis de los isótopos de los elementos 118 y 116 en las reacciones de fusión 249Cf y 245Cm + 48Ca". Physical Review C . 74 (4): 044602. Bibcode :2006PhRvC..74d4602O. doi : 10.1103/PhysRevC.74.044602 .
  26. ^ ab Tarasov, OB; Ahn, DS; Bazin, D.; et al. (11 de julio de 2018). "Descubrimiento de 60Ca e implicaciones para la estabilidad de 70Ca". Physical Review Letters . 121 (2): 022501. doi : 10.1103/PhysRevLett.121.022501 . PMID  30085743.
  27. ^ Neufcourt, Léo; Cao, Yuchen; Nazarewicz, Witold; et al. (14 de febrero de 2019). "Línea de goteo de neutrones en la región Ca a partir del promedio del modelo bayesiano". Physical Review Letters . 122 (6): 062502. arXiv : 1901.07632 . doi :10.1103/PhysRevLett.122.062502. PMID  30822058.
  28. ^ Gade, A.; Janssens, RVF; Weisshaar, D.; et al. (21 de marzo de 2014). "Estructura nuclear hacia N  = 40 60 Ca: espectroscopia de rayos gamma en haz de 58, 60 Ti". Physical Review Letters . 112 (11): 112503. arXiv : 1402.5944 . doi :10.1103/PhysRevLett.112.112503. PMID  24702356.
  29. ^ ab Cortés, ML; Rodríguez, W.; Doornenbal, P.; et al. (enero de 2020). "Evolución de la capa de isótonos N = 40 hacia 60Ca: Primera espectroscopia de 62Ti". Physics Letters B . 800 : 135071. arXiv : 1912.07887 . doi : 10.1016/j.physletb.2019.135071 .
  30. ^ Chen, S.; Browne, F.; Doornenbal, P.; et al. (agosto de 2023). "Las estructuras de nivel de 56, 58Ca ponen en duda la existencia de un 60Ca doblemente mágico". Physics Letters B . 843 : 138025. arXiv : 2307.07077 . doi : 10.1016/j.physletb.2023.138025 .

Lectura adicional

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