스칸듐 동위 원소

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1. 개요
2. 스칸듐 동위 원소
참조

1. 개요

스칸듐은 자연에서 유일하게 안정 동위 원소인 스칸듐-45(⁴⁵Sc)를 가지며, ³⁶Sc부터 ⁶²Sc까지 다양한 방사성 동위 원소를 갖는다. 스칸듐의 방사성 동위 원소는 양성자 방출, 베타 붕괴(β⁺, β^-), 중성자 방출 등 다양한 붕괴 방식을 통해 다른 원소로 변환된다. 또한, 다양한 준안정 동위 원소(핵 이성질체)가 존재한다.

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스칸듐 동위 원소
핵종 정보
기호	Sc
스칸듐-44m2
질량수	44m2
반감기	58.61시간
붕괴 방식	IT (스칸듐-44) γ (스칸듐-44) ε (칼슘-44)
모핵종	스칸듐-44
딸핵종	칼슘-44
스칸듐-45
질량수	45
존재 비율	100%
안정성	안정
스칸듐-46
질량수	46
반감기	83.79일
붕괴 방식	β- (티타늄-46)
감마선	γ
딸핵종	티타늄-46
스칸듐-47
질량수	47
반감기	80.38시간
붕괴 방식	β− (티타늄-47)
감마선	γ
딸핵종	티타늄-47
스칸듐-48
질량수	48
반감기	43.67시간
붕괴 방식	β− (티타늄-48)
감마선	γ
딸핵종	티타늄-48

2. 스칸듐 동위 원소

스칸듐은 자연에서 발견되는 유일한 안정 동위 원소인 ⁴⁵Sc를 비롯하여 다양한 방사성 동위 원소를 가진다.

== 안정 동위 원소 ==⁴⁵Sc는 스칸듐의 유일한 안정 동위 원소이며, 자연계에 존재하는 스칸듐의 100%를 차지한다.^[3]^[4]^[5] 핵 스핀은 7/2-이다.

== 방사성 동위 원소 ==

스칸듐은 ³⁶Sc부터 ⁶²Sc까지 다양한 방사성 동위 원소를 가진다.^[3]^[4] 이들은 양성자 방출, 베타 붕괴(β⁺, β^-), 중성자 방출 등 다양한 붕괴 방식을 통해 다른 원소로 변환된다.^[5]

'''베타 붕괴 (β^-):'''
⁴⁶Sc은 반감기가 83.79일로 비교적 길며, 베타 붕괴를 통해 안정한 ⁴⁶Ti(타이타늄)으로 붕괴한다.^[3]^[4]
⁴⁷Sc은 반감기가 3.3492일이며, 베타 붕괴를 통해 안정한 ⁴⁷Ti으로 붕괴한다.^[3]^[4]
⁴⁸Sc은 반감기가 43.67시간이며, 베타 붕괴를 통해 안정한 ⁴⁸Ti으로 붕괴한다.^[3]^[4]
⁴⁹Sc은 반감기가 57.2분이며, 베타 붕괴를 통해 안정한 ⁴⁹Ti으로 붕괴한다.^[3]^[4]
⁵⁰Sc은 반감기가 102.5초이며, 베타 붕괴를 통해 안정한 ⁵⁰Ti으로 붕괴한다.^[3]^[4]
이 외에도 ⁵¹Sc, ⁵²Sc, ⁵³Sc, ⁵⁴Sc, ⁵⁵Sc, ⁵⁶Sc, ⁵⁷Sc, ⁵⁸Sc, ⁵⁹Sc, ⁶⁰Sc, ⁶¹Sc, ⁶²Sc 등이 베타 붕괴를 한다.

'''베타 붕괴 (β⁺):'''
⁴⁰Sc은 182.3 ms의 반감기를 가지며 99.54%는 베타 붕괴(β⁺)를 통해 '''⁴⁰Ca'''로 붕괴하고, 0.44%는 β⁺, p 붕괴를 통해 '''³⁹K'''로, 0.017%는 β⁺, α 붕괴를 통해 '''³⁶Ar''' 붕괴한다.^[3]^[4]
⁴¹Sc, ⁴²Sc, ⁴³Sc, ⁴⁴Sc도 베타 붕괴(β⁺)를 통해 각각 ⁴¹Ca, '''⁴²Ca''', '''⁴³Ca''', '''⁴⁴Ca'''로 붕괴한다.

'''양성자 방출''': ³⁶Sc, ³⁷Sc, ³⁸Sc, ³⁹Sc은 양성자 방출을 통해 각각 ³⁵Ca, ³⁶Ca, ³⁷Ca, ³⁸Ca로 붕괴한다.

'''준안정 동위 원소:''' 다양한 준안정 동위 원소(핵 이성질체)가 존재하며, 이들은 감마선 방출(IT) 또는 베타 붕괴 등을 통해 더 안정한 상태로 붕괴한다.
예를 들어 ^44m2Sc는 58.61시간의 반감기를 가지고 98.8%는 이성질핵 전이(IT)를 통해 ⁴⁴Sc으로 붕괴하고 1.2%는 β⁺ 붕괴를 통해 '''⁴⁴Ca'''로 붕괴한다.
^54mSc는 110 keV의 들뜬 에너지를 가지며 2.77 μs의 반감기를 가지고 이성질핵 전이(IT)를 통해 ⁵⁴Sc로 붕괴한다.

== 동위 원소 표 ==

핵종	Z(양성자)	N(중성자)	동위 원소 질량 (u)	반감기	붕괴 방식^[3]^[4]	붕괴 생성물^[5]	핵 스핀	대표적 동위 원소 조성비 (몰 분율)	자연적 조성비 변동 범위 (몰 분율)
³⁶Sc	21	15	36.01492(54)#		p	³⁵Ca
³⁷Sc	21	16	37.00305(32)#		p	³⁶Ca	7/2-#
³⁸Sc	21	17	37.99470(32)#	<300 ns	p	³⁷Ca	(2-)#
³⁹Sc	21	18	38.984790(26)	<300 ns	p	³⁸Ca	(7/2-)#
⁴⁰Sc	21	19	39.977967(3)	182.3(7) ms	β⁺ (99.54%)	⁴⁰Ca	4-	rowspan=3\|	rowspan=3\|
					β⁺, p (.44%)	³⁹K
					β⁺, α (.017%)	³⁶Ar
⁴¹Sc	21	20	40.96925113(24)	596.3(17) ms	β⁺	⁴¹Ca	7/2-
⁴²Sc	21	21	41.96551643(29)	681.3(7) ms	β⁺	⁴²Ca	0+
^42mSc	616.28(6) keV	61.7(4) s	β⁺	⁴²Ca	(7,5,6)+
⁴³Sc	21	22	42.9611507(20)	3.891(12) h	β⁺	⁴³Ca	7/2-
^43m1Sc	151.4(2) keV	438(7) µs			3/2+
^43m2Sc	3123.2(3) keV	470(4) ns			(19/2)-
⁴⁴Sc	21	23	43.9594028(19)	3.97(4) h	β⁺	⁴⁴Ca	2+
^44m2Sc	270.95(20) keV	58.61(10) h	IT (98.8%)	⁴⁴Sc	6+	rowspan=2\|	rowspan=2\|
^44m2Sc	270.95(20) keV	58.61(10) h	β⁺ (1.2%)	⁴⁴Ca	6+
⁴⁵Sc	21	24	44.9559119(9)	안정	7/2-	1.0000
^45mSc	12.40(5) keV	318(7) ms	IT	⁴⁵Sc	3/2+
⁴⁶Sc	21	25	45.9551719(9)	83.79(4) d	β^-	⁴⁶Ti	4+
^46m2Sc	142.528(7) keV	18.75(4) s	IT	⁴⁶Sc	1-
⁴⁷Sc	21	26	46.9524075(22)	3.3492(6) d	β^-	⁴⁷Ti	7/2-
⁴⁸Sc	21	27	47.952231(6)	43.67(9) h	β^-	⁴⁸Ti	6+
⁴⁹Sc	21	28	48.950024(4)	57.2(2) min	β^-	⁴⁹Ti	7/2-
⁵⁰Sc	21	29	49.952188(17)	102.5(5) s	β^-	⁵⁰Ti	5+
^50mSc	256.895(10) keV	350(40) ms	IT (97.5%)	⁵⁰Sc	2+,3+	rowspan=2\|	rowspan=2\|
^50mSc	256.895(10) keV	350(40) ms	β^- (2.5%)	⁵⁰Ti	2+,3+
⁵¹Sc	21	30	50.953603(22)	12.4(1) s	β^-	⁵¹Ti	(7/2)-
⁵²Sc	21	31	51.95668(21)	8.2(2) s	β^-	⁵²Ti	3(+)
⁵³Sc	21	32	52.95961(32)#	>3 s	β^- (>99.9%)	⁵³Ti	(7/2-)#	rowspan=2\|	rowspan=2\|
⁵³Sc	21	32	52.95961(32)#	>3 s	β^-, n (<.1%)	⁵²Ti	(7/2-)#
⁵⁴Sc	21	33	53.96326(40)	260(30) ms	β^- (>99.9%)	⁵⁴Ti	3+#	rowspan=2\|	rowspan=2\|
⁵⁴Sc	21	33	53.96326(40)	260(30) ms	β^-, n (<.1%)	⁵³Ti	3+#
⁵⁵Sc	21	34	54.96824(79)	0.115(15) s	β^- (>99.9%)	⁵⁵Ti	7/2-#
⁵⁶Sc	21	35	55.97287(75)#	35(5) ms	β^-	⁵⁶Ti	(1+)
⁵⁷Sc	21	36	56.97779(75)#	13(4) ms	β^-	⁵⁷Ti	7/2-#
⁵⁸Sc	21	37	57.98371(86)#	12(5) ms	β^-	⁵⁸Ti	(3+)#
⁵⁹Sc	21	38	58.98922(97)#	10# ms	β^-, n	⁵⁸Ti	7/2-#	rowspan=2\|	rowspan=2\|
⁵⁹Sc	21	38	58.98922(97)#	10# ms	β^-	⁵⁹Ti	7/2-#
⁶⁰Sc	21	39	59.99571(97)#	3# ms			3+#

2. 1. 안정 동위 원소

스칸듐-45(⁴⁵Sc)는 스칸듐의 유일한 안정 동위 원소이며, 자연계에 존재하는 스칸듐의 100%를 차지한다.^[3]^[4]^[5] 핵 스핀은 7/2-이다.

2. 2. 방사성 동위 원소

스칸듐은 ³⁶Sc부터 ⁶²Sc까지 다양한 방사성 동위 원소를 가진다.^[3]^[4] 이들은 양성자 방출, 베타 붕괴(β⁺, β^-), 중성자 방출 등 다양한 붕괴 방식을 통해 다른 원소로 변환된다.^[5]

베타 붕괴 (β^-):
⁴⁶Sc은 반감기가 83.79일로 비교적 길며, 베타 붕괴를 통해 안정한 ⁴⁶Ti(타이타늄)으로 붕괴한다.^[3]^[4]
⁴⁷Sc은 반감기가 3.3492일이며, 베타 붕괴를 통해 안정한 ⁴⁷Ti으로 붕괴한다.^[3]^[4]
⁴⁸Sc은 반감기가 43.67시간이며, 베타 붕괴를 통해 안정한 ⁴⁸Ti으로 붕괴한다.^[3]^[4]
⁴⁹Sc은 반감기가 57.2분이며, 베타 붕괴를 통해 안정한 ⁴⁹Ti으로 붕괴한다.^[3]^[4]
⁵⁰Sc은 반감기가 102.5초이며, 베타 붕괴를 통해 안정한 ⁵⁰Ti으로 붕괴한다.^[3]^[4]
이 외에도 ⁵¹Sc, ⁵²Sc, ⁵³Sc, ⁵⁴Sc, ⁵⁵Sc, ⁵⁶Sc, ⁵⁷Sc, ⁵⁸Sc, ⁵⁹Sc, ⁶⁰Sc, ⁶¹Sc, ⁶²Sc 등이 베타 붕괴를 한다.

베타 붕괴 (β⁺):
⁴⁰Sc은 182.3 ms의 반감기를 가지며 99.54%는 베타 붕괴(β⁺)를 통해 '''⁴⁰Ca'''로 붕괴하고, 0.44%는 β⁺, p 붕괴를 통해 '''³⁹K'''로, 0.017%는 β⁺, α 붕괴를 통해 '''³⁶Ar''' 붕괴한다.^[3]^[4]
⁴¹Sc, ⁴²Sc, ⁴³Sc, ⁴⁴Sc도 베타 붕괴(β⁺)를 통해 각각 ⁴¹Ca, '''⁴²Ca''', '''⁴³Ca''', '''⁴⁴Ca'''로 붕괴한다.

양성자 방출: ³⁶Sc, ³⁷Sc, ³⁸Sc, ³⁹Sc은 양성자 방출을 통해 각각 ³⁵Ca, ³⁶Ca, ³⁷Ca, ³⁸Ca로 붕괴한다.

준안정 동위 원소: 다양한 준안정 동위 원소(핵 이성질체)가 존재하며, 이들은 감마선 방출(IT) 또는 베타 붕괴 등을 통해 더 안정한 상태로 붕괴한다.
예를 들어 ^44m2Sc는 58.61시간의 반감기를 가지고 98.8%는 이성질핵 전이(IT)를 통해 ⁴⁴Sc으로 붕괴하고 1.2%는 β⁺ 붕괴를 통해 '''⁴⁴Ca'''로 붕괴한다.
^54mSc는 110 keV의 들뜬 에너지를 가지며 2.77 μs의 반감기를 가지고 이성질핵 전이(IT)를 통해 ⁵⁴Sc로 붕괴한다.

2. 3. 동위 원소 표

wikitext

핵종	Z(양성자)	N(중성자)	동위 원소 질량 (u)	반감기	붕괴 방식^[3]^[4]	붕괴 생성물^[5]	핵 스핀	대표적 동위 원소 조성비 (몰 분율)	자연적 조성비 변동 범위 (몰 분율)
³⁶Sc	21	15	36.01492(54)#		p	³⁵Ca
³⁷Sc	21	16	37.00305(32)#		p	³⁶Ca	7/2-#
³⁸Sc	21	17	37.99470(32)#	<300 ns	p	³⁷Ca	(2-)#
³⁹Sc	21	18	38.984790(26)	<300 ns	p	³⁸Ca	(7/2-)#
⁴⁰Sc	21	19	39.977967(3)	182.3(7) ms	β⁺ (99.54%)	⁴⁰Ca	4-	rowspan=3\|	rowspan=3\|
					β⁺, p (.44%)	³⁹K
					β⁺, α (.017%)	³⁶Ar
⁴¹Sc	21	20	40.96925113(24)	596.3(17) ms	β⁺	⁴¹Ca	7/2-
⁴²Sc	21	21	41.96551643(29)	681.3(7) ms	β⁺	⁴²Ca	0+
^42mSc	616.28(6) keV	61.7(4) s	β⁺	⁴²Ca	(7,5,6)+
⁴³Sc	21	22	42.9611507(20)	3.891(12) h	β⁺	⁴³Ca	7/2-
^43m1Sc	151.4(2) keV	438(7) µs			3/2+
^43m2Sc	3123.2(3) keV	470(4) ns			(19/2)-
⁴⁴Sc	21	23	43.9594028(19)	3.97(4) h	β⁺	⁴⁴Ca	2+
^44m2Sc	270.95(20) keV	58.61(10) h	IT (98.8%)	⁴⁴Sc	6+	rowspan=2\|	rowspan=2\|
^44m2Sc	270.95(20) keV	58.61(10) h	β⁺ (1.2%)	⁴⁴Ca	6+
⁴⁵Sc	21	24	44.9559119(9)	안정	7/2-	1.0000
^45mSc	12.40(5) keV	318(7) ms	IT	⁴⁵Sc	3/2+
⁴⁶Sc	21	25	45.9551719(9)	83.79(4) d	β^-	⁴⁶Ti	4+
^46m2Sc	142.528(7) keV	18.75(4) s	IT	⁴⁶Sc	1-
⁴⁷Sc	21	26	46.9524075(22)	3.3492(6) d	β^-	⁴⁷Ti	7/2-
⁴⁸Sc	21	27	47.952231(6)	43.67(9) h	β^-	⁴⁸Ti	6+
⁴⁹Sc	21	28	48.950024(4)	57.2(2) min	β^-	⁴⁹Ti	7/2-
⁵⁰Sc	21	29	49.952188(17)	102.5(5) s	β^-	⁵⁰Ti	5+
^50mSc	256.895(10) keV	350(40) ms	IT (97.5%)	⁵⁰Sc	2+,3+	rowspan=2\|	rowspan=2\|
^50mSc	256.895(10) keV	350(40) ms	β^- (2.5%)	⁵⁰Ti	2+,3+
⁵¹Sc	21	30	50.953603(22)	12.4(1) s	β^-	⁵¹Ti	(7/2)-
⁵²Sc	21	31	51.95668(21)	8.2(2) s	β^-	⁵²Ti	3(+)
⁵³Sc	21	32	52.95961(32)#	>3 s	β^- (>99.9%)	⁵³Ti	(7/2-)#	rowspan=2\|	rowspan=2\|
⁵³Sc	21	32	52.95961(32)#	>3 s	β^-, n (<.1%)	⁵²Ti	(7/2-)#
⁵⁴Sc	21	33	53.96326(40)	260(30) ms	β^- (>99.9%)	⁵⁴Ti	3+#	rowspan=2\|	rowspan=2\|
⁵⁴Sc	21	33	53.96326(40)	260(30) ms	β^-, n (<.1%)	⁵³Ti	3+#
⁵⁵Sc	21	34	54.96824(79)	0.115(15) s	β^- (>99.9%)	⁵⁵Ti	7/2-#
⁵⁶Sc	21	35	55.97287(75)#	35(5) ms	β^-	⁵⁶Ti	(1+)
⁵⁷Sc	21	36	56.97779(75)#	13(4) ms	β^-	⁵⁷Ti	7/2-#
⁵⁸Sc	21	37	57.98371(86)#	12(5) ms	β^-	⁵⁸Ti	(3+)#
⁵⁹Sc	21	38	58.98922(97)#	10# ms	β^-, n	⁵⁸Ti	7/2-#	rowspan=2\|	rowspan=2\|
⁵⁹Sc	21	38	58.98922(97)#	10# ms	β^-	⁵⁹Ti	7/2-#
⁶⁰Sc	21	39	59.99571(97)#	3# ms			3+#

참조

_[1] 논문 Evolution of shell gaps in the neutron-poor calcium region from invariant-mass spectroscopy of ^37,38Sc, ³⁵Ca, and ³⁴K 2024-09-12
_[2] 문서
_[3] 웹사이트 http://www.nucleonic[...]
_[4] 문서
_[5] 문서

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