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カリウムの同位体

索引 カリウムの同位体

リウムの同位体(カリウムのどういたい)は、24種類が知られている。そのうち、39K (93.3%)・ 40K (0.012%)・41K (6.7%)の3種類が天然に生成し普遍的に存在する。標準原子量は39.0983(1) uである。39K・41Kの2つは安定同位体であるが、40Kは1.250×109年と比較的長い半減期を持つ放射性同位体である。40Kは、そのほとんどが電子捕獲のみによって安定な40Ar(11.2%)に崩壊するか、もしくは安定な40Ca(88.8%)にベータ崩壊する。 40Kから40Arへの崩壊は、岩石の年代測定に利用できる。王道を征くカリウム-アルゴン法による年代測定は、岩石は形成時にアルゴンを全く含んでおらず、岩石中で生成した40Arは全て岩石中に留まっているという仮定に基づいている。この測定法に適した鉱物には、黒雲母、白雲母、普通角閃石、長石等がある。 年代測定以外にも、カリウムの同位体は、気象学や生物地球化学循環の研究のトレーサーとしても用いられる。 健康な動物や人間では、40Kは炭素14(14C)以上の最大の放射線源である。体重70kgの人間では、1秒間に約4400個の40K原子核が崩壊している。.

21 関係: 原子量原子核半減期同位体中性子年代測定ベータ崩壊アルゴンカリウムカリウム-アルゴン法カリウム40統一原子質量単位炭素14白雲母黒雲母長石電子捕獲陽子気象学放射性同位体普通角閃石

原子量

原子量(げんしりょう、英: atomic weight)または相対原子質量(そうたいげんししつりょう、英:relative atomic mass)とは、「一定の基準によって定めた原子の質量」原子量、『理化学事典』、第5版、岩波書店。ISBN 978-4000800907。である。 その基準は歴史的変遷を経ており、現在のIUPACの定義によれば1個の原子の質量の原子質量単位に対する比であり、Eを原子や元素を表す記号として Ar(E) という記号で表される。すなわち12C原子1個の質量に対する比の12倍である。元素に同位体が存在する場合は核種が異なるそれぞれの同位体ごとに原子の質量が異なるが、ほとんどの元素において同位体存在比は一定なので、原子量は存在比で補正された元素ごとの平均値として示される。同位体存在比の精度が変動するため、公示されている原子量の値や精度も変動する。 質量と質量との比なので比重と同様に無次元量だが、その数値は定義上、1個の原子の質量を原子質量単位で表した値に等しい。また物質量が1molの原子の質量をg単位で表した数値、すなわちg·mol−1単位で表した原子のモル質量をモル質量定数 1 g·mol−1 で除して単位を除去した数値にも等しい。 同位体存在比は、精度を高めると試料の由来(たとえば産地、地質学的年代)によって厳密には異なる。測定精度の向上と各試料の全天然存在量予測の変動により、同位体存在比の精度が変動する。そのことによりIUPACの下部組織である (CIAAW) により定期的に「原子量表」の改訂が発表され、これが「標準原子量」と呼ばれている。その改訂は隔年で行われ、奇数年に発表されている。日本化学会原子量小委員会はこの表をもとに原子量表を作成し、日本化学会会誌「化学と工業」4月号で毎年発表している。 原子量表の改定や試料間の原子量の差異があるとは言え、有効数字3桁程度では大部分の元素の原子量は十分に安定している(主な例外: リチウム、水素)。そのため、化学反応等においては、実用上は問題を生じない。一方、精密分析や公示文書の値を計算する場合は、最新の原子量表の値を使うべきである。 1961年まで、物理学では16Oの質量を、化学では天然同位体比の酸素の質量を基準としていた。.

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原子核

原子核(げんしかく、atomic nucleus)は、単に核(かく、nucleus)ともいい、電子と共に原子を構成している。原子の中心に位置する核子の塊であり、正の電荷を帯びている。核子は、基本的には陽子と中性子から成っているが、通常の水素原子(軽水素)のみ、陽子1個だけである。陽子と中性子の個数、すなわち質量数によって原子核の種類(核種)が決まる。 原子核の質量を半経験的に説明する、ヴァイツゼッカー=ベーテの質量公式(原子核質量公式、他により改良された公式が存在する)がある。.

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半減期

半減期(はんげんき、half-life)とは、ある放射性同位体が、放射性崩壊によってその内の半分が別の核種に変化するまでにかかる時間を言う。.

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同位体

同位体(どういたい、isotope;アイソトープ)とは、同一原子番号を持つものの中性子数(質量数 A - 原子番号 Z)が異なる核種の関係をいう。この場合、同位元素とも呼ばれる。歴史的な事情により核種の概念そのものとして用いられる場合も多い。 同位体は、放射能を持つ放射性同位体 (radioisotope) とそうではない安定同位体 (stable isotope) の2種類に分類される。.

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中性子

中性子(ちゅうせいし、neutron)とは、原子核を構成する粒子のうち、無電荷の粒子の事で、バリオンの1種である。原子核反応式などにおいては記号 n で表される。質量数は原子質量単位で約 、平均寿命は約15分でβ崩壊を起こし陽子となる。原子核は、陽子と中性子と言う2種類の粒子によって構成されている為、この2つを総称して核子と呼ぶ陽子1個で出来ている 1H と陽子3個で出来ている 3Li の2つを例外として、2015年現在の時点で発見報告のある原子の内、最も重い 294Og までの全ての"既知の"原子核は陽子と中性子の2種類の核子から構成されている。。.

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年代測定

年代測定(ねんだいそくてい、absolute dating)は、現在手に入れられるものから、その年代(古さ)を測定する技術である。 年代には、順序を決める相対年代と、年を単位として計る絶対年代があるが、絶対年代を測定するのが年代測定である。また、当時の古文書の調査も別の分野となる。.

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ベータ崩壊

ベータ崩壊(ベータほうかい、beta decay)とは、放射線としてベータ線(電子)を放出する放射性崩壊の一種である。 後にベータ線のみを放出するとするとベータ線のエネルギーレベルの連続性を説明できないことから、電子(ベータ線)と同時にニュートリノと呼ばれる粒子も放出する弱い相互作用の理論として整理された。.

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アルゴン

アルゴン(argon)は原子番号 18 の元素で、元素記号は Ar である。原子量は 39.95。周期表において第18族元素(希ガス)かつ第3周期元素に属す。.

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カリウム

リウム(Kalium 、)は原子番号 19 の元素で、元素記号は K である。原子量は 39.10。アルカリ金属に属す典型元素である。医学・薬学や栄養学などの分野では英語のポタシウム (Potassium) が使われることもある。和名では、かつて加里(カリ)または剥荅叟母(ぽたしうむ)という当て字が用いられた。 カリウムの単体金属は激しい反応性を持つ。電子を1個失って陽イオン K になりやすく、自然界ではその形でのみ存在する。地殻中では2.6%を占める7番目に存在量の多い元素であり、花崗岩やカーナライトなどの鉱石に含まれる。塩化カリウムの形で採取され、そのままあるいは各種の加工を経て別の化合物として、肥料、食品添加物、火薬などさまざまな用途に使われる。 生物にとっての必須元素であり、神経伝達で重要な役割を果たす。人体では8番目もしくは9番目に多く含まれる。植物の生育にも欠かせないため、肥料3要素の一つに数えられる。.

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カリウム-アルゴン法

リウム-アルゴン法は、放射年代測定法の一種。.

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カリウム40

リウム40 (Potassium-40,40K) は天然カリウム中に存在するカリウムの同位体である。陽子数(19)および中性子数(21)共に奇数である奇奇核で、核種として不安定な放射性同位体である。半減期は12.48億年。 地球上における絶対量が多いことにより地球上における主な自然放射線元の1つとなっており、またカリウムが動植物の必須元素であることから生体の内部被曝の最大の要因ともなっている。.

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統一原子質量単位

統一原子質量単位(とういつげんししつりょうたんい、unified atomic mass unit、記号 u)およびダルトン、ドルトン(dalton、記号 Da)は、原子や分子のような微小な粒子の質量を表す単位である。かつては原子質量単位(記号 amu)とも言ったが、この名と記号は現在は非公式である。ダルトンと Da はかつて非公式だったが、2006年に国際度量衡局(BIPM) により承認された。 統一原子質量単位とダルトンの定義は全く同じで、静止して基底状態にある自由な炭素12 (12C) 原子の質量の1/12と定義されている。国際単位系 (SI) では共に、SI単位ではないがSIと併用できるSI併用単位のうち、「SI単位で表されるその数値が実験的に決定され、したがって不確かさが伴う単位」に位置付けられている。.

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炭素14

炭素14(たんそ14、Carbon-14、14C)は、炭素の放射性同位体。.

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白雲母

白雲母(しろうんも、)は、ケイ酸塩鉱物(フィロケイ酸塩鉱物)の一種。化学組成は KAl2□AlSi3O10(OH)2、結晶系は単斜晶系、。雲母グループのうち、2八面体雲母に属する。.

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黒雲母

黒雲母(くろうんも、biotite)は、鉱物(ケイ酸塩鉱物)の一種。金雲母と鉄雲母との中間組成の固溶体で、現在では独立した種とされていない。.

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長石

正長石 長石(ちょうせき、feldspar)は、複数の鉱物種を総称する鉱物グループであり、アルカリ金属およびアルカリ土類金属などのアルミノケイ酸塩を主成分とする三次元構造のテクトケイ酸塩の一種である。 地殻中に普遍的に存在する鉱物で、もっとも存在量が多く、ほとんどの岩石(火成岩、変成岩、堆積岩)に含まれる造岩鉱物であり、特に花崗岩には60%前後含まれ、玄武岩にも50%前後含まれる。逆に、長石を含まない岩石はほとんどなく、そのような岩石は非常に特異な生成過程を経ている場合が多い。 色のついているものもあるが、通常は白色である。モース硬度は 6 - 6.5、比重 2.5 - 2.7 である。化学組成によりいくつかに分類されるが、多くの種類の長石が互いに固溶体を形成するため、それぞれの端成分の間には化学組成が連続的に変化した一連の長石が存在する。 正長石はモース硬度 6 の指標鉱物である。固溶体では硬度が若干異なるため、厳密には端成分の正長石が基準となっている。ただし、実用上のモース硬度 6 はカリ長石であるとして問題ない。.

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電子捕獲

電子捕獲(でんしほかく、electron capture、EC)とは、原子核の放射性崩壊の一種である。電子捕獲では、電子軌道の電子が原子核に取り込まれ、捕獲された電子は原子核内の陽子と反応し中性子となり、同時に電子ニュートリノが放出される。捕獲される電子は普通はK軌道の電子であるが、L軌道やM軌道の電子が捕獲される場合もある。.

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陽子

陽子(ようし、())とは、原子核を構成する粒子のうち、正の電荷をもつ粒子である。英語名のままプロトンと呼ばれることも多い。陽子は電荷+1、スピン1/2のフェルミ粒子である。記号 p で表される。 陽子とともに中性子によって原子核は構成され、これらは核子と総称される。水素(軽水素、H)の原子核は、1個の陽子のみから構成される。電子が離れてイオン化した水素イオン(H)は陽子そのものであるため、化学の領域では水素イオンをプロトンと呼ぶことが多い。 原子核物理学、素粒子物理学において、陽子はクォークが結びついた複合粒子であるハドロンに分類され、2個のアップクォークと1個のダウンクォークで構成されるバリオンである。ハドロンを分類するフレーバーは、バリオン数が1、ストレンジネスは0であり、アイソスピンは1/2、超電荷は1/2となる。バリオンの中では最も軽くて安定である。.

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気象学

気象学(きしょうがく、meteorology)は、地球の大気で起こる諸現象(気象)や個々の流体現象を研究する学問。自然科学あるいは地球科学の一分野。 気象を長期的な傾向から、あるいは地理学的観点から研究する気候学は、気象学の一分野とされる場合もあるが、並列する学問とされる場合もある。現代では気象学と気候学をまとめて大気科学(atmospheric science)と呼ぶこともある。 なお、将来の大気の状態の予測という実用に特化した分野を天気予報(気象予報)という。.

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放射性同位体

放射性同位体(ほうしゃせいどういたい、radioisotope、RI)とは、ある元素の同位体で、その核種の不安定性から放射線を放出して放射性崩壊を起こす能力(放射能)を持つ元素を言う。.

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普通角閃石

普通角閃石文部省編 『学術用語集 地学編』 日本学術振興会、1984年、ISBN 4-8181-8401-2。()(ふつうかくせんせき、hornblende)は、ケイ酸塩鉱物の一種。Caを含む角閃石のなかま。現在では苦土普通角閃石グループ、もしくは苦土普通角閃石と第一鉄普通角閃石を指し、独立した鉱物種ではない。もっぱら岩石学で使われる用語である。 角閃石の中では最も普通で、火成岩や変成岩に広く産する造岩鉱物。固溶体であり、組成には幅があるものの、一般には、Ca2(Mg, Fe)4Al(AlSi7O22)(OH)2とされている。.

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