塩素の同位体

塩素の同位体（17  Cl）​
主な同位体[ 1 ]減衰
アイソトープ豊富半減期（t 1/2）モード製品
35 Cl 75.8% 安定した
36 Clトレース3.01 × 10 5 年β −36アルゴン
ε36 S
37 Cl24.2% 安定した
標準原子量A r °(Cl)

塩素（17 Cl）には、35 Cl（75.8%）と37 Cl（24.2%）という2つの安定同位体があり、標準原子量は35.45です。人工放射性同位体は28 Clから52 Clまでの範囲で知られており、さらに34m Clと38m Clという2つの異性体も存在します。最も長寿命の放射性同位体は36 Clで、半減期は30万1000年です。その他の同位体と異性体の半減期は1時間未満で、ほとんどが10秒未満です。

同位体のリスト

核種[ n 1 ]Z北同位体質量( Da ) [ 4 ] [ n 2 ] [ n 3 ]半減期[ 1 ] [ n 4 ]減衰モード[ 1 ] [ n 5 ]娘同位体[ n 6 ]スピンとパリティ[ 1 ] [ n 7 ] [ n 4 ]天然存在比（モル分率）
励起エネルギー 通常の割合[ 1 ]変動の範囲
28 Cl [ 5 ]17 11 28.03035(54)# p27 S 1+#
29 Cl 17 12 29.01505(20)# 5.4(19) zs p 28 S （1/2以上）
30 Cl 17 13 30.005018(26) <50 ns [ 5 ]p 29 S 3+#
31 Cl 17 14 30.9924481(37) 190(1)ミリ秒 β + (97.6%) 31 S 3/2以上
β +、p（2.4％） 30ページ
32 Cl 17 15 31.98568461(60) 298(1) ミリ秒 β + (99.92%) 32 S1歳以上
β +、α (0.054%) 28シ
β +、p（0.026％） 31ページ
33 Cl 17 16 32.97745199(42) 2.5038(22)秒 β +33 S3/2以上
34 Cl 17 17 33.973762490(52) 1.5267(4)秒 β +34 S0歳以上
34m Cl 146.360(27) keV 31.99(3)分 β + (55.4%) 34 S3歳以上
IT（44.6％） 34 Cl
35 Cl 17 18 34.968852694(38) 安定した3/2以上 0.758(2)
36 Cl [ n 8 ]17 19 35.968306822(38) 3.013(15)×10 5 年 β −（98.1％） 36アルゴン2歳以上 7 × 10 −13 [ 6 ] [ 7 ] [ n 9 ]
β + (1.9%) 36 S
37 Cl17 20 36.965902573(55) 安定した3/2以上 0.242(2)
38 Cl 17 21 37.96801041(11) 37.230(14)分 β −38アルゴン2−
38m Cl 671.365(8) keV 715(3)ミリ秒 それ 38 Cl 5−
39 Cl 17 22 38.9680082(19) 56.2(6)分 β −39アルゴン 3/2以上
40 Cl 17 23 39.970415(34) 1.35(3)分 β −40アルゴン2−
41 Cl 17 24 40.970685(74) 38.4(8)秒 β −41アル （1/2以上）
42 Cl 17 25 41.973342(64) 6.8(3)秒 β −42アルゴン （2−）
β −、n ? 41アル
43 Cl 17 26 42.974064(66) 3.13(9)秒 β −43アルゴン （3/2以上）
β −、n? 42アルゴン
44 Cl 17 27 43.978015(92) 0.56(11)秒 β −（>92％） 44アルゴン （2-）
β − , n? (<8%) 43アルゴン
45 Cl 17 28 44.98039(15) 513(36)ミリ秒[ 8 ]β −（76％） 45アルゴン （3/2以上）
β −、n (24%) 44アルゴン
46 Cl 17 29 45.98525(10) 232(2) ミリ秒 β −、n (60%) 45アルゴン 2-#
β −（40％） 46アル
β −、2n? 44アルゴン
47 Cl 17 30 46.98972(22)# 101(5) ミリ秒 β −（> 97%） 47アルゴン 3/2+#
β −、n (<3%) 46アル
β −、2n? 45アルゴン
48 Cl 17 31 47.99541(54)# 30# ミリ秒[>200 ナノ秒] β − ? 48アルゴン
β −、n? 47アルゴン
β −、2n? 46アル
49 Cl 17 32 49.00079(43)# 35# ミリ秒[>200 ナノ秒] β − ? 49 Ar 3/2+#
β −、n? 48アルゴン
β −、2n? 47アルゴン
50 Cl 17 33 50.00827(43)# 10# ミリ秒[>620 ns] β −50 Ar
β −、n? 49 Ar
β −、2n? 48アルゴン
51 Cl 17 34 51.01534(75)# 5# ミリ秒[>200 ナノ秒] β − ? 51アル 3/2+#
β −、n? 50 Ar
β −、2n? 49 Ar
52 Cl 17 35 52.02400(75)# 2# ミリ秒[>400 ナノ秒] β − ? 52アルゴン
β −、n? 51アル
β −、2n? 50 Ar
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ m Cl – 励起核異性体。
  2. ^ ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
  3. ^ # – 原子質量は # でマークされています。値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されています。
  4. ^ a b # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種の傾向 (TNN) から導き出されたものです。
  5. ^ 崩壊のモード:
    それ：異性体転移
    名前:中性子放出
    p:陽子放出
  6. ^太字の記号は娘製品です – 娘製品は安定しています。
  7. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数を持つスピンを示します。
  8. ^水の放射性年代測定に使用
  9. ^宇宙線生成核種

安定同位体分析

地球上の塩素の代表的な存在比は、約24.2%の37 Clで、通常の範囲は23.9～24.5%です。[ 2 ]同位体組成の偏差を測定する場合、通常は「標準平均海洋塩化物」（SMOC）が基準となりますが、NIST標準参照物質（975a）も存在します。SMOCは、37 Cl/ 35 Cl比が0.319627 ± 0.000199（24.221% +/- 0.0015% 塩素-37）[ 9 ]、原子量が35.4525であることが知られています。

塩素の同位体存在比には変動があることが知られています。この重い同位体は、海水などの水溶液よりも塩化物鉱物中に多く含まれる傾向がありますが、有機塩素化合物の同位体組成は、SMOC標準から前後に数ppmの範囲で変動する可能性があります。[ 2 ]

塩素36

環境中には微量の放射性 同位体36 Cl が存在し、安定同位体との比率は約 7×10 −13対 1 です。 36 Cl は、大気中では宇宙線陽子との相互作用による36 Arの核破砕によって生成されます。地下環境では、36 Cl は主に35 Clによる中性子捕獲、または40 Caによるミューオン捕獲によって生成されます。36 Cl は36 S (1.9%) または36 Ar (98.1%) に崩壊し、その合計半減期は 308,000 年です。この親水性で非反応性の同位体の半減期は、60,000 年から 100 万年の範囲の地質年代測定に適しています。さらに、1952年から1958年にかけての核兵器の大気圏爆発の際、海水への中性子照射によって大量の塩素36が生成されました。塩素36の大気圏での滞留時間は約1週間です。そのため、1950年代の土壌・地下水における水のイベントマーカーとして、塩素36は現在から50年以内の水の年代測定にも有用です。塩素36は、地質科学、予報、元素分析など、他の分野でも利用されています。塩化物ベースの溶融塩炉では、36中性子捕獲による塩素の除去は、天然の塩素同位体混合物（すなわち、塩素を含むもの）を使用することによる必然的な結果である。35Cl）。これにより長寿命の放射性物質が生成され、保管または廃棄する必要があります。同位体分離により純粋な37Clは大幅に削減できる36Clが生成されますが、高速中性子が関与する (n,2n) 反応によって少量が生成される可能性もあります。

塩素37

この同位体は天然の安定塩素の成分であることに加え、逆電子捕獲（Arガスの生成）による太陽ニュートリノの検出に用いられる点が最大の特徴です。これはホームステイク実験における最初の検出に使用されました。その後、ガリウム71の方がこの目的に適していることが判明し、 GALLEX/GNOおよびSAGEで使用されました。

参照

塩素以外の娘生成物

参考文献

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  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 (2022-05-04). 「元素の標準原子量2021（IUPAC技術報告書）」 . Pure and Applied Chemistry . doi : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 . 
  4. ^ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). 「AME 2020 原子質量評価 (II). 表、グラフ、参考文献*」. Chinese Physics C. 45 ( 3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
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  6. ^ M. Zreda; et al. (1991). 「地球上の岩石における宇宙線起源塩素36の生成速度」.地球惑星科学レター. 105 ( 1–3 ): 94–109 . Bibcode : 1991E&PSL.105...94Z . doi : 10.1016/0012-821X(91)90123-Y .
  7. ^ M. Sheppard、M. Herod (2012). 「表層水中の36Cl、129I、U/Th系列放射性核種の背景濃度と比放射能の変動」Journal of Environmental Radioactivity . 106 : 27–34 . doi : 10.1016/j.jenvrad.2011.10.015 . PMID 22304997 . 
  8. ^バタチャリヤ、スーミク;トリパティ、ヴァンダナ。テーバー、SL;ヴォルヤ、A.ベンダー、PC;ベネッティ、C.カーペンター議員。キャロル、JJ。チェスター、A.キアラ、CJ;チルダーズ、K.クラーク、BR;クライダー、BP;ハーク、JT;ジェイン、R. SN州リディック。ルブナ、RS;ルイテル、Ｓ．ロングフェロー、B.ミズーリ州モガンナム。オグンベク、TH;ペレロ、J.アラバマ州リチャード。ルビノ、E.サハ、S.シェフ、オハイオ州。アンズ、R.シャオ、Y.朱、易（2023-08-18）。 「魔法数 N=28 に位置する中性子豊富な45 Cl のβ −崩壊」 (PDF)。物理的レビュー C . 108 (2) 024312. アメリカ物理学会 (APS). doi : 10.1103/physrevc.108.024312 . ISSN 2469-9985 . OSTI 2205286 .  
  9. ^塩素含有種と37Cl/35Cl同位体比… - 図8。これは、SMOCの実際の組成（同位体比）を示している唯一の情報源です。もっと良い情報源があるはずです。
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