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마그네슘 동위 원소

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목차

1. 개요

마그네슘 동위 원소는 마그네슘 원소의 핵 안에 중성자 수가 다른 형태를 의미하며, 다양한 안정 및 불안정 동위 원소를 포함한다. 마그네슘은 세 가지 안정 동위 원소(24Mg, 25Mg, 26Mg)를 가지며, 24Mg는 약 78.99%, 25Mg는 약 10.00%, 26Mg는 약 11.01%의 자연 존재비를 갖는다. 불안정 동위 원소는 방사성 붕괴를 통해 다른 원소로 변환되며, 마그네슘-28(28Mg)은 의학 및 환경 연구에서 추적자로 활용될 수 있다. 마그네슘은 양성자 방출, 알파 붕괴, 중성자 방출 등 다양한 붕괴 방식을 보이는 동위 원소를 가지며, 이러한 연구는 핵물리학, 에너지원 개발, 원자력 기술 안전성 향상 등에 기여한다.

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마그네슘 동위 원소
마그네슘 동위 원소 정보
핵종 정보
원소 기호Mg
원자 번호12
안정 동위 원소
핵종Mg-24
Mg-25
Mg-26
존재 비율79.0% (Mg-24)
10.0% (Mg-25)
11.0% (Mg-26)
안정 여부안정
불안정 동위 원소
핵종Mg-18
Mg-40
Mg-39
Mg-28
반감기20.915(9) 시간 (Mg-28)
4.0(3.4) 젭토초 (Mg-18)
참고새로운 마그네슘 이국 측정에서 놀라운 형태 변화가 나타남
NP A 구조 변화, U.S. DOE Office of Science(SC)

2. 마그네슘 동위 원소 목록

기호양성자 수중성자 수동위 원소 질량 (u)반감기붕괴 방식[7]핵 스핀전형적 동위 원소 구성비
(몰 분율)자연적 구성비 변동 범위
(몰 분율)18Mg126약 18알려지지 않음2p0+19Mg12719.03547(27)5(3) ps2p1/2-#20Mg12820.018863(29)90.8(24) msβ+ (97%)0+rowspan=2|rowspan=2|β+, p (3%)21Mg12921.011713(18)122(2) msβ+ (66.9%)(5/2,3/2)+rowspan=3|rowspan=3|β+, p (32.6%)β+, α (0.5%)22Mg121021.9995738(14)3.8755(12) sβ+0+23Mg121122.9941237(14)11.317(11) sβ+3/2+24Mg121223.985041700(14)안정0+0.7899(4)0.78958-0.7901725Mg121324.98583692(3)안정5/2+0.1000(1)0.09996-0.1001226Mg[9]121425.982592929(30)안정0+0.1101(3)0.10987-0.1103027Mg121526.98434059(5)9.458(12) minβ−1/2+28Mg121627.9838768(22)20.915(9) hβ−0+29Mg121728.988600(15)1.30(12) sβ−3/2+30Mg121829.990434(9)335(17) msβ− (99.94%)0+rowspan=2|rowspan=2|β−, n (.06%)31Mg121930.996546(13)230(20) msβ− (98.3%)3/2+rowspan=2|rowspan=2|β−, n (1.7%)32Mg122031.998975(19)86(5) msβ− (97.6%)0+rowspan=2|rowspan=2|β−, n (2.4%)33Mg122133.005254(21)90.5(16) msβ− (83%)7/2-#rowspan=2|rowspan=2|β−, n (17%)34Mg122234.00946(25)20(10) msβ− (>99.9%)0+rowspan=2|rowspan=2|β−, n (<.1%)35Mg122335.01734(43)#70(40) msβ−, n (52%)(7/2-)#rowspan=2|rowspan=2|β− (48%)36Mg122436.02300(54)#3.9(13) msβ−0+37Mg122537.03140(97)#40# ms [>260 ns]β−7/2-#rowspan=2|rowspan=2|β−, n38Mg122638.03757(54)#1# ms [>260 ns]0+39Mg122739.04677(55)#<260 ns7/2-#40Mg122840.05393(97)#1# ms0+



마그네슘 동위 원소 중 24Mg, 25Mg, 26Mg는 안정하며, 나머지 동위 원소는 불안정하다. 불안정 동위 원소는 베타 붕괴(β+ 또는 β-), 양성자 방출(p), 중성자 방출(n), 알파 붕괴(α) 등 다양한 붕괴 방식을 통해 다른 원소로 변환된다.

2. 1. 안정 동위 원소

마그네슘은 원자번호 12번 원소로, 세 가지 안정 동위 원소(24Mg, 25Mg, 26Mg)를 가진다.

마그네슘의 안정 동위 원소
핵종양성자 수중성자 수동위 원소 질량 (u)핵 스핀전형적 동위 원소 구성비 (몰 분율)자연적 구성비 변동 범위 (몰 분율)
24Mg121223.985041700(14)0+0.7899(4)0.78958-0.79017
25Mg121324.98583692(3)5/2+0.1000(1)0.09996-0.10012
26Mg[9]121425.982592929(30)0+0.1101(3)0.10987-0.11030

2. 2. 불안정 동위 원소

마그네슘의 불안정 동위 원소는 원자핵이 불안정하여 방사성 붕괴를 통해 다른 원소로 변환되는 동위 원소들이다. 아래는 불안정 동위 원소에 대한 정보이다.

마그네슘의 불안정 동위 원소
핵종반감기붕괴 방식붕괴 생성물핵 스핀
18Mg알려지지 않음2p16Ne0+
19Mg5(3) ps2p17Ne1/2-#
20Mg90.8(24) msβ+ (97%)20Na0+
β+p (3%)19Ne
21Mg122(2) msβ+ (66.9%)21Na(5/2,3/2)+
β+p (32.6%)20Ne
β+α (0.5%)17F
22Mg3.8755(12) sβ+22Na0+
23Mg11.317(11) sβ+23Na3/2+
27Mg9.458(12) minβ−27Al1/2+
28Mg20.915(9) hβ−28Al0+
29Mg1.30(12) sβ−29Al3/2+
30Mg335(17) msβ− (99.94%)30Al0+
β−n (0.06%)29Al
31Mg230(20) msβ− (98.3%)31Al1/2+
β−n (1.7%)30Al
32Mg86(5) msβ− (97.6%)32Al0+
β−n (2.4%)31Al
33Mg90.5(16) msβ− (83%)33Al3/2-
β−n (17%)32Al
34Mg20(10) msβ− (>99.9%)34Al0+
β−n (0.1% 미만)33Al
35Mg70(40) msβ−n (52%)34Al(3/2-, 5/2-)
β− (48%)35Al
36Mg3.9(13) msβ− (52%)36Al0+
37Mg40# ms [>260 ns]β− ?[5]37Al ?(3/2-)
38Mg3.1(4 (통계), 2 (계통) ms[6]β−n (81%)37Al0+
40Mg1# msβ− ?[5]40Al ?0+



이 표에서 'p'는 양성자, 'n'은 중성자를 나타낸다.28Mg은 의학 및 환경 연구에서 추적자로 활용될 수 있다.[7][8]

2. 3. 특이한 붕괴 방식

마그네슘 동위 원소 중 특이한 붕괴 방식을 보이는 경우는 다음과 같다.

동위 원소붕괴 방식붕괴 생성물
18Mg, 19Mg2p (양성자 2개 방출)16Ne, 17Ne
20Mgβ+ (97%), β+, p (3%)20Na, 19Ne
21Mgβ+ (66.9%)21Na
β+, p (32.6%)20Ne
β+, α (0.5%)17F
30Mgβ− (99.94%), β−, n (0.06%)30Al, 29Al
31Mgβ− (98.3%), β−, n (1.7%)31Al, 30Al
32Mgβ− (97.6%), β−, n (2.4%)32Al, 31Al
33Mgβ− (83%), β−, n (17%)33Al, 32Al
34Mgβ− (>99.9%), β−, n (<0.1%)34Al, 33Al
35Mgβ−, n (52%), β− (48%)34Al, 35Al

[7][8]

이러한 붕괴 방식은 특정 동위 원소의 핵 구조와 안정성에 대한 중요한 정보를 제공한다.

3. 표기 정보

참조

[1] 웹사이트 New Measurements of Exotic Magnesium Suggest Surprising Shape-Shift https://newscenter.l[...] 2019-02-07
[2] 웹사이트 NP A Change in Structure for a S... {{!}} U.S. DOE Office of Science(SC) https://science.osti[...] 2019-08-01
[3] 논문 First observation of the four-proton unbound nucleus 18Mg 2021
[4] 문서 Used in Radiodating#The 26Al - 26Mg chronometer|radiodating events early in the Solar System's history
[5] 문서 Decay mode shown is energetically allowed, but has not been experimentally observed to occur in this nuclide.
[6] 논문 Crossing ''N'' {{=}} 28 toward the neutron drip line: first measurement of half-lives at FRIB 2022
[7] 웹사이트 nucleonica http://www.nucleonic[...]
[8] 문서 굵은 글꼴은 안정 동위 원소
[9] 문서 태양계 초기 역사의 [[방사능 연대 측정]]에 사용


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