Кальцій (Ca) має 26 відомих ізотопів, від до . Існує п'ять (, , , та ), а також один ізотоп () з настільки довгим періодом напіврозпаду, що він є стабільним для всіх практичних цілей. Найпоширеніший ізотоп, , а також рідкісний , теоретично нестабільні з енергетичних міркувань, але їх розпад не спостерігався. Кальцій також має космогенний ізотоп з періодом напіврозпаду 99 400 років. На відміну від космогенних ізотопів, які утворюються в повітрі, утворюється шляхом нейтронної активації в твердих гірських породах та ґрунті. Більша частина його утворення відбувається у верхніх шарах ґрунтового стовпа, де космогенний потік нейтронів все ще достатньо сильний. Найстабільнішими штучними ізотопами є з періодом напіврозпаду 162,61 дня та з періодом напіврозпаду 4,536 дня. Усі інші ізотопи кальцію мають період напіврозпаду хвилини або менше.

Стабільний становить близько 97 % природного кальцію та в основному утворюється шляхом нуклеосинтезу в зірках (альфа-процес). Однак, подібно до , деякі атоми є радіогенними, утворюючись внаслідок радіоактивного розпаду . Хоча K-Ar датування широко використовувалося в геологічних науках, поширеність в природі спочатку перешкоджала поширенню K-Ca датування в ранніх дослідженнях, і лише кілька досліджень було проведено у 20 столітті. Однак сучасні методи, що використовують дедалі точніші методи (TIMS) та мас-спектрометрії з індуктивно зв'язаною плазмою в комірках з колізійними комірками та кількома колекторами (), були використані для успішного , подібного за методом до , а також для визначення втрат K з нижньої континентальної кори та для відстеження джерел кальцієвого внеску з різних геологічних резервуарів.

Варіації стабільних ізотопів варіації кальцію (найчастіше / або / , що позначаються як «δ» та «δCa» у дельта-нотації) також широко використовуються в природничих науках для низки застосувань, починаючи від раннього визначення остеопорозу і закінчуючи кількісною оцінкою часових шкал вивержень вулканів. Інші застосування включають: кількісну оцінку ефективності в місцях ін'єкцій CO2 та розуміння підкислення океану, дослідження як повсюдних, так і рідкісних магматичних процесів, таких як формування гранітів та карбонатитів, відстеження сучасних та стародавніх трофічних мереж, зокрема у динозаврів, оцінку практики у стародавніх людей.

Список ізотопів Символізотопу Z(p) N(n)  Маса ізотопу (u)  Період напіврозпаду ТипирозпадуСкорочення:ЕЗ: електронне захопленняІП: ізомерний перехід Дочірні ізотопиЖирним для стабільних ізотопів Спін іпарність ядраСпіни зі слабким оцінковим обґрунтуванням взяті в дужки. Поширеність ізотопу в природімольна часткавідхиленняCa 20 1535,00557(22)#25,7(2) мс β, p (95,8 %) 1/2+# β, 2p (4,2 %) β (rare) Ca 20 1635,993074(43)100,9(13) мс β, p (51,2 %) 0+ β (48,8 %) Ca 20 1736,98589785(68)181,0(9) мс β, p (76,8 %) 3/2+ β (23,2 %) Ca 20 18 37,97631922(21) 443,70(25) мс β 0+ Ca 20 19 38,97071081(64) 860,3(8) мс β 3/2+ CaНайважчий спостережувано стабільний нуклід з однаковою кількістю протонів і нейтронів 20 20 39,962590850(22)Вважається здатним до подвійного електронного захоплення з утворенням Ar з періодом напіврозпаду не менше 9,9×10 р 0+ 0,9694(16)0,96933–0,96947 Ca 20 21 40,96227791(15) 9,94(15)×10 р ЕЗ 7/2− СлідиКосмогенний нуклід Ca 20 22 41,95861778(16)Стабільний 0+ 0,00647(23)0,00646–0,00648 Ca 20 23 42,95876638(24)Стабільний 7/2− 0,00135(10)0,00135–0,00135 Ca 20 24 43,95548149(35)Стабільний 0+ 0,0209(11)0,02082–0,02092 Ca 20 25 44,95618627(39) 162,61(9) д β 7/2− Ca 20 26 45,9536877(24)Спостережно стабільнийВважається здатним до ββ з утворенням Ti 0+ 4×104×10–4×10 Ca 20 27 46,9545411(24) 4,536(3) д β 7/2− Первинний радіонуклідВважається здатним до потрійного бета-розпаду з дуже довгм періодом напіврозпаду 20 28 47,952522654(18) 5,6(10)×10 р ββНайлегший ізотоп з відомою здатністю до подвійного бета-розпаду 0+ 0,00187(21)0,00186–0,00188 Ca 20 29 48,95566263(19) 8,718(6) хв β 3/2− Ca 20 30 49,9574992(17) 13,45(5) с β 0+Ca 20 3150,96099566(56)10,0(8) с β 3/2− β, n? Ca 20 3251,96321365(72)4,6(3) с β (>98 %) 0+ β, n (<2 %) ScCa 20 3352,968451(47)461(90) мс β (60 %) 1/2−# β, n (40 %) ScCa 20 3453,972989(52)90(6) мс β 0+ β, n? Sc β, 2n? ScCa 20 3554,97998(17)22(2) мс β 5/2−# β, n? Sc β, 2n? ScCa 20 3655,98550(27)11(2) мс β 0+ β, n? Sc β, 2n? ScCa 20 3756,99296(43)#8# мс [>620 нс] β? 5/2−# β, n? Sc β, 2n? ScCa 20 3857,99836(54)#4# мс [>620 нс] β? 0+ β, n? Sc β, 2n? ScCa 20 3959,00624(64)#5# мс [>400 нс] β? 5/2−# β, n? Sc β, 2n? ScCa 20 4060,01181(75)#2# мс [>400 нс] β? 0+ β, n? Sc β, 2n? Sc

Кальцій-48

Кальцій-48 — це подвійно магічне ядро з 28 нейтронами; надзвичайно багате на нейтрони як для легкого первинного ядра. Він розпадається шляхом подвійного бета-розпаду з надзвичайно довгим періодом напіврозпаду близько 5,6×10 років, хоча теоретично можливий також одиночний бета-розпад. Цей розпад можна проаналізувати за допомогою моделі ядерної оболонки sd, і він має більшу енергію (4,27 МеВ), ніж будь-який інший подвійний бета-розпад. Він використовується як попередник для багатих нейтронами та надважких ізотопів.

Кальцій-60 Кальцій-60 станом на 2020 є найважчим відомим ізотопом Вперше спостерігався у 2018 році в разом із та сімома ізотопами інших елементів, його існування свідчить про наявність додаткових парних ізотопів кальцію щонайменше до , тоді як , ймовірно, є останнім зв'язаним ізотопом з непарним N. Попередні прогнози оцінювали, що найважчий парний ізотоп , а  — не зв'язаний.

У збагаченій нейтронами області N = 40 стає магічним числом, тому на початку вважався можливим подвійним магічним ядром, як це спостерігається для ізотону . Однак подальші спектроскопічні вимірювання сусідніх нуклідів , та натомість передбачають, що воно має знаходитися на острові інверсії, який, як відомо, існує навколо .

Примітки

Додаткова інформація

К. Майкл Хоган. 2010. Кальцій. Ред. А. Йоргенсон та К. Клівленд. Енциклопедія Землі, Національна рада з питань науки та навколишнього середовища, Вашингтон, округ Колумбія

Посилання

Дані про ізотопи кальцію з проекту ізотопів лабораторії Берклі