칼륨 동위 원소
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1. 개요
칼륨 동위 원소는 원자 번호 19번인 칼륨의 다양한 동위 원소들을 설명한다. 칼륨은 세 가지 동위 원소, 즉 안정적인 39K와 41K, 그리고 방사성 40K로 존재한다. 40K는 12억 4800만 년의 반감기를 가지며, 베타 붕괴를 통해 40Ca 또는 전자 포획을 통해 40Ar으로 붕괴한다. 이 외에도 31K부터 59K에 이르는 다양한 방사성 동위 원소들이 존재하며, 40K는 칼륨-아르곤 연대 측정에 활용된다.
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| 칼륨 동위 원소 | |
|---|---|
| 칼륨 동위 원소 정보 | |
| 기타 정보 | |
| 추가 정보 | |
| 인용 |
2. 칼륨 동위원소
칼륨은 원자번호 19번 원소로, 여러 종류의 동위 원소를 가지고 있다. 이 중 39K와 41K는 안정 동위 원소이고, 40K는 방사성 동위 원소이다. 40K는 칼륨-아르곤 연대 측정에 사용된다.[13]
칼륨 동위 원소의 자세한 정보는 아래 표와 같다.
| 핵종 | Z(p) | N(n) | 동위 원소 질량 (u) | 반감기 | 붕괴 방식 | 붕괴 생성물 | 핵 스핀 | 전형적 동위 원소 구성비 (몰 분율) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 32K | 19 | 13 | 32.02192(54)# | ? | p | 31Ar | 1+# | |
| 32mK | 19 | 13 | 32.02192(54)# | ? | 4+# | |||
| 33K | 19 | 14 | 33.00726(21)# | <25 ns | p | 32Ar | (3/2+)# | |
| 34K | 19 | 15 | 33.99841(32)# | <25 ns | p | 33Ar | 1+# | |
| 35K | 19 | 16 | 34.988010(21) | 178(8) ms | β+ (99.63%) | 35Ar | 3/2+ | rowspan=2| |
| β+, p (.37%) | 34Cl | |||||||
| 36K | 19 | 17 | 35.981292(8) | 342(2) ms | β+ (99.94%) | 36Ar | 2+ | rowspan=3| |
| β+, p (.048%) | 35Cl | |||||||
| β+, α (.012%) | 32S | |||||||
| 37K | 19 | 18 | 36.97337589(10) | 1.226(7) s | β+ | 37Ar | 3/2+ | |
| 38K | 19 | 19 | 37.9690812(5) | 7.636(18) min | β+ | 38Ar | 3+ | |
| 38m1K | 19 | 19 | 37.9690812(5) | 924.2(3) ms | 0+ | |||
| 38m2K | 19 | 19 | 37.9690812(5) | 21.98(11) µs | (7+),(5+) | |||
| 39K | 19 | 20 | 38.96370668(20) | 안정 | 3/2+ | 0.932581(44) | ||
| 40K[15][16] | 19 | 21 | 39.96399848(21) | 1.248(3)×109 year | β- (89.28%) | 40Ca | 4- | 1.17(1)×10−4 |
| ε (10.72%) | 40Ar | |||||||
| β+ (0.001%)[17] | ||||||||
| 40mK | 19 | 21 | 39.96399848(21) | 336(12) ns | 0+ | |||
| 41K | 19 | 22 | 40.96182576(21) | 안정 | 3/2+ | 0.067302(44) | ||
| 42K | 19 | 23 | 41.96240281(24) | 12.360(12) h | β- | 42Ca | 2- | |
| 43K | 19 | 24 | 42.960716(10) | 22.3(1) h | β- | 43Ca | 3/2+ | |
| 44K | 19 | 25 | 43.96156(4) | 22.13(19) min | β- | 44Ca | 2- | |
| 45K | 19 | 26 | 44.960699(11) | 17.3(6) min | β- | 45Ca | 3/2+ | |
| 46K | 19 | 27 | 45.961977(17) | 105(10) s | β- | '46Ca' | 2(-) | |
| 47K | 19 | 28 | 46.961678(9) | 17.50(24) s | β- | 47Ca | 1/2+ | |
| 48K | 19 | 29 | 47.965514(26) | 6.8(2) s | β- (98.86%) | '48Ca' | (2-) | rowspan=2| |
| β-, n (1.14%) | 47Ca | |||||||
| 49K | 19 | 30 | 48.96745(8) | 1.26(5) s | β-, n (86%) | '48Ca' | (3/2+) | rowspan=2| |
| β- (14%) | 49Ca | |||||||
| 50K | 19 | 31 | 49.97278(30) | 472(4) ms | β- (71%) | 50Ca | (0-,1,2-) | rowspan=2| |
| β-, n (29%) | 49Ca | |||||||
| 51K | 19 | 32 | 50.97638(54)# | 365(5) ms | β- (53%) | 51Ca | 3/2+# | rowspan=2| |
| β-, n (47%) | 50Ca | |||||||
| 52K | 19 | 33 | 51.98261(75)# | 105(5) ms | β-, n (64%) | 51Ca | (2-)# | rowspan=3| |
| β-, 2n (21%) | 50Ca | |||||||
| β- (15%) | 52Ca | |||||||
| 53K | 19 | 34 | 52.98712(75)# | 30(5) ms | β-, n (67%) | 52Ca | (3/2+)# | rowspan=3| |
| β-, 2n (17%) | 51Ca | |||||||
| β- (16%) | 53Ca | |||||||
| 54K | 19 | 35 | 53.99420(97)# | 10(5) ms | β- (>99.9%) | 54Ca | 2-# | rowspan=2| |
| β-, n (<.1%) | 53Ca | |||||||
| 55K | 19 | 36 | 54.99971(107)# | 3# ms | β- | 55Ca | 3/2+# | rowspan=2| |
| β-, n | 54Ca |
2. 1. 안정 동위원소
칼륨의 안정 동위 원소는 2가지로, 39K와 41K이다. 39K는 칼륨 동위 원소 중 가장 풍부하며, 자연에 존재하는 칼륨의 93.2581%를 차지한다. 41K는 나머지 6.7302%를 차지한다.[1]| 핵종 | 양성자 수 | 중성자 수 | 원자 질량 (u) | 핵 스핀 | 자연 존재비 |
|---|---|---|---|---|---|
| 39K | 19 | 20 | 38.96370668(20) | 3/2+ | 0.932581(44) |
| 41K | 19 | 22 | 40.96182576(21) | 3/2+ | 0.067302(44) |
2. 2. 방사성 동위원소
칼륨의 방사성 동위원소 중 가장 잘 알려진 것은 40K이다. 40K는 자연에 존재하는 칼륨 중 0.0117%를 차지하며, 12억 4800만 년의 매우 긴 반감기를 가진다. 40K는 β- 붕괴하여 40Ca이 되거나, 전자 포획 또는 β+ 붕괴하여 40Ar이 된다.[1] 이러한 특성 때문에 40K는 칼륨-아르곤 연대 측정에 사용된다.40K 외에도 32K부터 55K까지 다양한 방사성 동위원소가 존재하지만, 대부분 반감기가 매우 짧다.| 핵종 | 반감기 | 핵 스핀 | 자연 존재비 | 여기 에너지 |
|---|---|---|---|---|
| 32K | ? | 1+# | ||
| 32mK | ? | 4+# | 950(100)# keV | |
| 33K | <25 ns | (3/2+)# | ||
| 34K | <40 ns | 1+# | ||
| 35K | 178(8) ms | 3/2+ | ||
| 36K | 342(2) ms | 2+ | ||
| 37K | 1.226(7) s | 3/2+ | ||
| 38K | 7.636(18) min | 3+ | ||
| 38m1K | 924.2(3) ms | 0+ | 130.50(28) keV | |
| 38m2K | 21.98(11) µs | (7+),(5+) | 3458.0(2) keV | |
| 40K | 1.28(3)×109 년 | 4- | 0.000117(1) | |
| 40mK | 336(12) ns | 0+ | 1643.639(11) keV | |
| 42K | 12.360(12) h | 2- | ||
| 43K | 22.3(1) h | 3/2+ | ||
| 44K | 22.13(19) min | 2- | ||
| 45K | 17.3(6) min | 3/2+ | ||
| 46K | 105(10) s | 2(-) | ||
| 47K | 17.50(24) s | 1/2+ | ||
| 48K | 6.8(2) s | (2-) | ||
| 49K | 1.26(5) s | (3/2+) | ||
| 50K | 472(4) ms | (0-,1,2-) | ||
| 51K | 365(5) ms | 3/2+# | ||
| 52K | 105(5) ms | (2-)# | ||
| 53K | 30(5) ms | (3/2+)# | ||
| 54K | 10(5) ms | 2-# | ||
| 55K | 3# ms | 3/2+# |
2. 2. 1. 칼륨-아르곤 연대 측정
칼륨-아르곤 연대 측정은 칼륨의 동위 원소인 40K를 이용해 암석의 절대 연령을 측정하는 방사선 연대 측정법의 일종이다.3. 칼륨 동위원소 목록
칼륨은 원자 번호 19번 원소로, 26가지의 동위 원소가 알려져 있다. 이 중 39K (93.3%)와 41K (6.7%)는 안정 동위 원소이며, 40K (0.0117%)는 반감기가 1.248(3)×109년으로 매우 긴 방사성 동위 원소이다. 40K는 89.28%의 확률로 β- 붕괴하여 40Ca이 되거나, 10.72%의 확률로 전자 포획하여 40Ar이 된다. 또한 0.001%의 확률로 β+ 붕괴하여 40Ar이 된다.[17]
칼륨 동위 원소들의 자세한 목록은 하위 섹션의 표와 같다.
3. 1. 칼륨 동위원소 표
기호(몰 분율)