아르곤 동위 원소
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목차
1. 개요
아르곤은 다양한 동위 원소를 가지며, 안정 동위 원소로 아르곤-36, 아르곤-38, 아르곤-40이 존재한다. 아르곤-39는 반감기가 269년인 방사성 동위 원소이며, 아르곤 동위 원소는 칼륨-아르곤 연대 측정법 및 아르곤-아르곤 연대 측정법과 같은 연대 측정에 활용된다. 아르곤-40은 지구 대기 중 아르곤의 약 99.6%를 차지하며, 칼륨-40의 붕괴 산물로 생성된다.
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베릴륨 동위 원소는 자연계에 주로 존재하는 안정 동위원소 베릴륨-9와 방사성 동위원소로 구성되며, 베릴륨-7과 베릴륨-10은 우주선에 의해 생성되어 연구에 활용되고, 베릴륨은 안정 동위원소가 하나뿐인 특이한 원소이다.
| 아르곤 동위 원소 | |
|---|---|
| 아르곤 동위 원소 정보 | |
| 원소 기호 | Ar |
| 참조 테이블 | (참조 테이블 없음) |
| 참조 - nubase2020 | 예 |
| 안정 동위 원소 | |
| 질량수 | 36 |
| 기호 | Ar |
| 존재 비율 | 0.334% |
| 반감기 | 안정 |
| 방사성 동위 원소 | |
| 질량수 | 37 |
| 기호 | Ar |
| 존재 비율 | 미량 |
| 반감기 | 35일 |
| 붕괴 방식 1 | ε |
| 붕괴 비율 1 | 해당 없음 |
| 붕괴 생성물 1 | 37Cl |
| 안정 동위 원소 | |
| 질량수 | 38 |
| 기호 | Ar |
| 존재 비율 | 0.063% |
| 반감기 | 안정 |
| 방사성 동위 원소 | |
| 질량수 | 39 |
| 기호 | Ar |
| 존재 비율 | 미량 |
| 반감기 | 268년 |
| 붕괴 방식 1 | β− |
| 붕괴 비율 1 | 해당 없음 |
| 붕괴 생성물 1 | 39K |
| 안정 동위 원소 | |
| 질량수 | 40 |
| 기호 | Ar |
| 존재 비율 | 99.604% |
| 반감기 | 안정 |
| 방사성 동위 원소 | |
| 질량수 | 41 |
| 기호 | Ar |
| 존재 비율 | 미량 |
| 반감기 | 109.34분 |
| 붕괴 방식 1 | β− |
| 붕괴 비율 1 | 해당 없음 |
| 붕괴 생성물 1 | 41K |
| 방사성 동위 원소 | |
| 질량수 | 42 |
| 기호 | Ar |
| 존재 비율 | 합성 |
| 반감기 | 32.9년 |
| 붕괴 방식 1 | β− |
| 붕괴 비율 1 | 해당 없음 |
| 붕괴 생성물 1 | 42K |
| 기타 정보 | |
| 각주 | 해당 없음 |
| 자식 | 아니오 |
2. 아르곤 동위원소
아르곤은 원자번호 18번의 원소로, 다양한 동위 원소를 가지고 있다. 이 중 안정 동위 원소는 36Ar, 38Ar, 40Ar 세 가지이다.
36Ar, 38Ar, 40Ar은 안정 동위 원소이며, 이 외에도 다양한 방사성 동위 원소가 존재한다. 37Ar은 전자 포획을 통해 붕괴하며 반감기는 35.04일이다. 39Ar은 베타 붕괴를 통해 39K으로 붕괴하며 반감기는 269년이다. 41Ar은 베타 붕괴하여 41K이 되며 반감기는 109.61분이다. 42Ar은 베타 붕괴를 통해 42K으로 붕괴하며 반감기는 32.9년이다.
2. 1. 아르곤-36
Argon-36영어은 아르곤의 안정 동위 원소 중 하나로, 지구 대기 중 아르곤의 약 0.33%를 차지한다.[29] 아르곤-36은 양성자 18개와 중성자 18개로 구성되어 있으며, 핵 스핀은 0+이다. 몰 분율로 나타낸 전형적 동위 원소 구성비는 0.003336이다.[28]2. 2. 아르곤-38
Argon-38영어은 아르곤의 안정 동위 원소 중 하나로, 지구 대기 중 아르곤의 약 0.06%를 차지한다.[28] 아르곤-38은 중성자 수가 20개인 안정 핵종이다.2. 3. 아르곤-39
아르곤-39(39Ar)는 반감기가 269년인 방사성 동위 원소이다.[22] 주로 우주선과 40Ar의 상호작용으로 생성된다. 지표면에서는 39K의 중성자 포획이나 칼슘의 알파 붕괴를 통해 생성되기도 한다. 이러한 방식으로 생성된 아르곤-39의 비율은 약 (8.0±0.6)×10−16 정도이다.[22] 아르곤-39는 β− 붕괴를 통해 안정한 39K가 된다.[30]2. 4. 아르곤-40
Argon-40영어은 아르곤의 안정 동위 원소 중 하나로, 지구 대기 중 아르곤의 대부분(약 99.6%)을 차지한다.[32] 이는 자연에 존재하는 40K이 붕괴하여 생성된 것이다.[23]40K은 1.248억 년의 반감기를 거쳐 10.72% 확률로 전자 포획과 양전자 방출을 통해 40Ar으로 붕괴하거나, 89.28% 확률로 베타 붕괴하여 40Ca으로 붕괴한다. 칼륨-아르곤 연대 측정은 이러한 붕괴 비율을 활용하여 암석의 연대를 측정하는 방법이다.[23]그러나 태양 및 목성형 행성에서는 아르곤 동위 원소의 비율이 지구와 크게 다르다.[24]
3. 아르곤 동위원소를 이용한 연대 측정
자연에 존재하는 40K은 반감기가 12억 4800만 년이며, 전자 포획 및 양전자 방출을 통해 40Ar으로 붕괴하거나 베타 붕괴하여 40Ca으로 붕괴한다. 이러한 비율을 활용하여 암석의 연대를 측정할 수 있다.[23] 지구 대기 중 아르곤의 대부분은 40K의 붕괴 산물인 40Ar이다. 그러나 태양 및 목성형 행성에서는 아르곤 동위 원소의 비율이 지구와 크게 다르다.[24]
3. 1. 칼륨-아르곤 연대 측정법 (K-Ar 연대 측정법)
자연에 존재하는 40K은 반감기가 12억 4800만 년이며, 10.72%의 확률로 전자 포획과 양전자 방출을 통해 40Ar으로 붕괴하거나 89.28%의 확률로 베타 붕괴하여 40Ca으로 붕괴한다. 칼륨-아르곤 연대 측정법은 이러한 비율을 활용하여 암석의 연대를 측정하는 방법이다.[23]3. 2. 아르곤-아르곤 연대 측정법 (40Ar/39Ar 연대 측정법)
아르곤-아르곤 연대 측정 또는 40Ar/39Ar 연대측정은 아르곤 동위 원소를 이용하여 암석의 연대를 측정하는 방법이다. 이는 기존에 이용되었던 칼륨-아르곤 연대 측정법이 가지고 있는 여러 가지 약점들을 보완할 수 있으며, 시료의 불균질성 문제를 해결하고 과잉 또는 손실 Ar에 관한 정보를 제공하는 등 K-Ar 연대측정에 비해 많은 장점을 지닌다.[25]4. 아르곤 동위원소 표
기호
동위 원소
구성비
(몰 분율)[28]
구성비
변동 범위
(몰 분율)