Klorisotoper

Klorisotoper är isotoper av grundämnet klor (Cl), det vill säga atomer och kärnor med 17 protoner och olika antal neutroner.

Isotoper

Klor har 24 kända isotoper, varav 2 är stabila (³⁵Cl och ³⁷Cl), samt 2 isomerer (^34mCl och ^38mCl).

Den mest långlivade radioisotopen är ³⁶Cl, som har en halveringstid på 301 000 år. Alla andra radioisotoper har halveringstider under en timme, de flesta under en sekund. De mest kortlivade isotoperna är ²⁹Cl och ³⁰Cl, med halveringstider under 20 respektive 30 nanosekunder – halveringstiden av ²⁸Cl är okänd.

De tre lättaste isotoperna sönderfaller genom protonemission, tyngre isotoper (men ändock lättare än de stabila isotoperna) sönderfaller främst genom positronemission (β⁺-sönderfall), alla till svavelisotoper. Isotoper tyngre än de naturligt förekommande dito samt ³⁶Cl sönderfaller huvudsakligen eller uteslutande genom β⁻-sönderfall – till argonisotoper.

Klor-35

³⁵Cl är en stabil isotop vars kärna består 17 protoner och 18 neutroner. Den utgör 75,77 % av det naturligt förekommande kloret. Den har ett ganska högt termiskt neutroninfångningstvärsnitt: 44 barn, som om man räknar med ³⁷Cl (0,43 barn) ger naturligt klor ett tvärsnitt på 33,45 barn. Naturligt klor är alltså en neutronabsorbator.

Klor-36

³⁶Cl är en radioisotop vars kärna består 17 protoner och 19 neutroner. Den har en halveringstid på 301 000 år och finns i spårmängder i miljön, med förhållande 7 x 10⁻¹³ till 1 till stabila isotoper. ³⁶Cl produceras i atmosfären genom spallation av ³⁶Ar genom interaktion med kosmiska protoner. I undermiljön produceras ³⁶Cl huvudsakligen genom neutroninfångning av ³⁵Cl eller myoninfångning av ⁴⁰Ca. ³⁶Cl sönderfaller i första hand genom β⁻-sönderfall till ³⁶Ar (98,1 %), men också genom elektroninfångning till ³⁶S (1,9 %) med en total halveringstid på 308 000 år. Halveringstiden av denna hydrofila icke-rekativa isotop gör den lämplig för radiometrisk datering i intervallet 60 000 till 1 miljon år.

Stora mängder ³⁶Cl producerades genom bestrålning av havsvatten under atmosfäriska kärnvapendetonationer mellan 1952 och 1958. Uppehållstiden för ³⁶Cl i atmosfären är cirka 1 vecka. Således, som en markör för händelser från 1950-talet i jord- och grundvatten, är ³⁶Cl också användbart för datering av vattenmassor mindre än 50 år före nutid. ³⁶Cl används också inom andra discipliner inom geovetenskap, såsom datering av is och sediment.

Klor-37

³⁷Cl är en stabil isotop vars kärna består 17 protoner och 20 neutroner. Den utgör 24,23 % av det naturligt förekommande kloret. Den används vid detektion av neutriner.

Tabell

Nuklid	Z	N	Massa (u)	Halveringstid	ST (%)	SE (MeV)	SP	Spinn	Förekomst (%)
	Excitationsenergi (keV)
28Cl	17	11	28,02851(54)#		p		27S	(1+)#
29Cl	17	12	29,01411(21)#	20 ns	p		28S	(3⁄2+)#
30Cl	17	13	30,00477(21)#	30 ns	p		29S	(3+)#
31Cl	17	14	30,99241(5)	150 ms	β+ (99,3 %)	11,98	31S	3⁄2+
					β+ + p (0,7 %)	5,85	30P
32Cl	17	15	31,985690(7)	298 ms	β+ (99,92 %)	12,685	32S	1+
					β+ + α (0,054 %)	5,737	28Si
					β+ + p (0,026 %)	3,821	31P
33Cl	17	16	32,9774519(5)	2,511 s	β+	5,583	33S	3⁄2+
34Cl	17	17	33,97376282(19)	1,5264 s	β+	5,492	34S	0+
34mCl	146,36(3)			1,5264 s	β+ (55,4 %)	5,638	34S	3+
					IT (44,6 %)	0,146	34Cl
35Cl	17	18	34,96885268(4)	Stabil				3⁄2+	75,77
36Cl	17	19	35,96830698(8)	3,01 × 105 a	β− (98,1 %)	0,709	36Ar	2+	Spår
					ε (1,9 %)	1,142	36S
37Cl	17	20	36,96590259(5)	Stabil				3⁄2+	24,23
38Cl	17	21	37,96801043(10)	37,24 min	β−	4,917	38Ar	2−
38mCl	671,361(8)			37,24 min	IT	0,671	38Cl	5−
39Cl	17	22	38,9680082(19)	55,6 min	β−	3,442	39Ar	3⁄2+
40Cl	17	23	39,97042(3)	1,35 min	β−	7,48	40Ar	2−
41Cl	17	24	40,97068(7)	38,4 s	β−	5,73	41Ar	(½+, 3⁄2+)
42Cl	17	25	41,97325(15)	6,8 s	β−	9,43	42Ar
43Cl	17	26	42,97405(17)	3,07 s	β− (> 99,9 %)	7,95	43Ar	3⁄2+#
					β− + n (< 0,1 %)		42Ar
44Cl	17	27	43,97828(12)	434 ms	β− (92 %)	12,27	44Ar
					β− + n (8 %)	3,92	43Ar
45Cl	17	28	44,98029(13)	561 ms	β− (76 %)	10,8	45Ar	3⁄2+#
					β− + n (24 %)	5,3	44Ar
46Cl	17	29	45,98421(77)	232 ms	β− + n (60 %)	6,9	45Ar
					β− (40 %)	14,9	46Ar
47Cl	17	30	46,98871(64)#	101 ms	β− (97 %)	14,7	47Ar	3⁄2+#
					β− + n (3 %)	10,4	46Ar
48Cl	17	31	47,99495(75)#	100 ms	β−		48Ar
49Cl	17	32	49,00032(86)#	50 ms	β−		49Ar	3⁄2+#
50Cl	17	33	50,00784(97)#	20 ms	β−		50Ar
51Cl	17	34	51,01449(107)#	2 ms	β−		51Ar	3⁄2+#

Anmärkningar

• Stabila isotoper anges i fetstil.
• Värden markerade med # härrör inte enbart från experimentella data, men åtminstone delvis från systematiska trender.
• Osäkerheter anges i kort form i parentes efter värdet. Osäkerhetsvärden anger en standardavvikelse, utom isotopsammansättningen och standardatommassa från IUPAC, som använder expanderade osäkerhet.
• Nuklidmassor är givna av IUPAP Commission on Symbols, Units, Nomenclature, Atomic Masses and Fundamental Constants (SUNAMCO).
• Isotopförekomster är givna av IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.

Källor

• Isotopmassor:
  • G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). ”The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics 729: sid. 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf. 
• Isotopsammansättning och standardatommassa:
  • J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). ”Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 75 (6): sid. 683–800. doi:10.1351/pac200375060683. http://www.iupac.org/publications/pac/75/6/0683/pdf/. 
  • M. E. Wieser (2006). ”Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 78 (11): sid. 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051. http://iupac.org/publications/pac/78/11/2051/pdf/. 
• Spinn och isomerdata:
  • G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). ”The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729: sid. 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf. 
  • National Nuclear Data Center. ”NuDat 2.1 database”. Brookhaven National Laboratory. http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/. Läst 1 september 2005. 
  • N. E. Holden (2004). ”Table of the Isotopes, Section 11”. i D. R. Lide. CRC Handbook of Chemistry and Physics (85th). CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9 

Externa länkar

• Klorisotopdata från The Berkeley Laboratory Isotopes Project's (engelska)