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Kalium-Isotope

Liste, Daten und Eigenschaften aller bekannten natürlichen und künstlichen Isotope des Kaliums sowie radioaktive Zerfallsprodukte bzw. Zwischenprodukte.



Kalium Isotope

Das chemische Element Kalium findet sich in der Natur in Form seiner stabilen Isotope Kalium-39 und Kalium-41 sowie seinem langlebigen Radioisotop Kalium-40. Letzteres zerfällt mit einer Halbwertszeit von 1,25 Milliarden Jahren in das stabile Argon-40-Isotop und ist damit Ursache für die Radioaktivität natürlicher Kaliumvorkommen und Kaliumverbindungen; das Verhältnis zwischen K-40 und Ar-40 läßt sich für geologische Datierungen verwenden (Kalium-Argon-Datierung).

Darüber hinaus sind 22 Kaliumisotope und mehrere Kernisomere bekannt, die alle radioaktiv und kurzlebig sind.

 

Natürlich auftretende Kalium-Isotope

Atommasse ArAnteilHalbwertszeitSpin
Kalium
Isotopengemisch
39,0983 u100 %
Isotop 39K38,96370649(3) u93,2581(44) %stabil3/2+
Isotop 40K39,9639982(4) u0,0117(1) %1,248(3) × 109 Jahre4-
Isotop 41K40,96182526(3) u6,7302(44) %stabil3/2+

 

Auf Grund von Schwankungen bei der Isotopenzusammensetzung des natürlichen Kaliums kann die mittlere Atommasse (Standardatommasse) variieren. Es wurden auch Berichte bekannt, in denen erhebliche Abweichungen in der Isotopenzusammensetzung kommerziell erhältlicher Kaliumverbindungen beschrieben wurden; der Grund hierfür liegt in der Verwendung von Grundstoffen, bei denen gewollt, versehentlich oder aus unbekannten Gründen eine Isotopenfraktionierung vorgenommen wurde.

 

Kalium-40 als Quelle natürlicher Radioaktivität

Nach Thorium und Uran - die in der Natur auf Grund der geologischen Gegebenheiten nur lokal in größeren Mengen auftreten - trägt das weit und gleichmäßiger verbreitete Kalium-40 Isotop erheblich zur natürlichen Radioaktivität in Form von terrestrischer Strahlung bei - und ist nebenbei noch für den Argon-Gehalt unserer Atmosphäre verantwortlich. Gleichzeitig ist Kalium die größte Quelle der natürlichen Radioaktivität innerhalb menschlicher und tierischer Organismen. So enthält ein Mensch von 70 kg Körpermasse etwa 0,0164 Gramm des radioaktiven Isotops 40K; daraus resultiert eine Rate von etwa 4300 radioaktiven Zerfällen pro Sekunde, denen ein Mensch fortdauernd ausgesetzt ist.

 

Isotopentabelle: Kalium

Isotop
Nuklid
ZANNameAtommasse
[Kernmasse]
{Massenüberschuss}
Spin I
(h/2π)
μA-Nuk
123456789
32K193213Kalium-32
33K193314Kalium-3333,00756(21) u
[32,9971372 u]
{7,04209 MeV}
3/2+
34K193415Kalium-3433,99869(21) u
[33,9882672 u]
{-1,22026 MeV}
(1+)
35K193516Kalium-3534.9880054(6) u
[34,9775826 u]
{-11,1729 MeV}
(3/2)+(+) 0,392(7)35Ca
36K193617Kalium-3635,9813020(4) u
[35,9708792 u]
{-17,41707 MeV}
2+(+) 0,548(1)36Ca
37K193718Kalium-3736,97337589(10) u
[36,962953 u]
{-24,8002 MeV}
3/2++ 0,20321(6)37Ca
39Ti
38K193819Kalium-3837,96908112(21) u
[37,9586583 u]
{-28,80075 MeV}
3++ 1,371(6)38Ca
38m1K193819Kalium-38m137,96908112(21) u
[37,9586583 u]
{-28,80075 MeV}
0+
38m2K193819Kalium-38m237,96908112(21) u
[37,9586583 u]
{-28,80075 MeV}
(7)++ 3,836(14)
39K193920Kalium-3938,96370649(3) u
[38,9532836 u]
{-33,80719 MeV}
3/2++0,391470(8)39Ca
39Ar
40Sc
40K194021Kalium-4039,9639982(4) u
[39,9535754 u]
{-33,53546 MeV}
4--1,29797(3)
40mK194021Kalium-40m39,9639982(4) u
[39,9535754 u]
{-33,53546 MeV}
0+
41K194122Kalium-4140,96182526(3) u
[40,9514024 u]
{-35,55954 MeV}
3/2++0,214872(5)41Ca
41Ar
42K194223Kalium-4241,96240231(11) u
[41,9519795 u]
{-35,02202 MeV}
2-- 1,1425(6)42Ar
43K194324Kalium-4342,9607347(4) u
[42,9503119 u]
{-36,57539 MeV}
3/2++ 0,1633(8)43Ar
43mK194324Kalium-43m42,9607347(4) u
[42,9503119 u]
{-36,57539 MeV}
7/2-+ 4,43(5)
44K194425Kalium-4443,9615870(5) u
[43,9511642 u]
{-35,78148 MeV}
2-- 0,856(4)44Ar
45K194526Kalium-4544,9606915(6) u
[44,9502687 u]
{-36,61563 MeV}
3/2++ 0,1734(8)45Ar
46K194627Kalium-4645,9619816(8) u
[45,9515588 u]
{-35,41391 MeV}
(2-)-1,051(6)46Ar
47K194728Kalium-4746,9616616(15) u
[46,9512388 u]
{-35,71199 MeV}
1/2++ 1,933(9)47Ar
48K194829Kalium-4847,9653412(8) u
[47,9549184 u]
{-32,28446 MeV}
(2-)
49K194930Kalium-4948,9682108(9) u
[48,957788 u]
{-29,61145 MeV}
(1/2+,3/2+)+1,3386(8)
50K195031Kalium-5049,972380(8) u
[49,9619572 u]
{-25,72786 MeV}
0(-)
50mK195031Kalium-50m49,972380(8) u
[49,9619572 u]
{-25,72786 MeV}
(2-)
51K195132Kalium-5150,975828(14) u
[50,9654052 u]
{-22,51607 MeV}
3/2++0,513(2)
52K195233Kalium-5251,98160(4) u
[51,9711772 u]
{-17,13949 MeV}
(2-)
53K195334Kalium-5352,98680(12) u
[52,9763772 u]
{-12,29572 MeV}
(3/2+)
54K195435Kalium-5453,99463(64) u
[53,9842072 u]
{-5,00212 MeV}
2-
55K195536Kalium-5555,00076(75) u
[54,9903372 u]
{0,70794 MeV}
3/2+
56K195637Kalium-5656.00851(86) u
[55,9980872 u]
{7,92701 MeV}

 

 

IsotopZerfall (radioaktiver Zerfall)AEMehr
HalbwertszeitZerfallsartAnteilEnergieInfo
1101112131415
K-32- ungelistet -AL
K-3325 nsp zu 32Ar?AL
K-3425 nsp zu 33Ar?AL
K-35178(8) msβ+; zu 35Ar
β+, p; zu 34Cl
99,63(15) %
0,37(15) %
11,8744(9) MeV
5,982 MeV
AL
K-36341(3) msEE/β+ zu 36Ar
EE, p zu 35Cl
EE, α zu 32S
99,95 %
0,048(14) %
0,0034(13) %
12,8142 MeV
4,298 MeV
6,165 MeV
AL
K-371,225(7) sEE/β+ zu 37Ar100 %6,14746(23) MeVAL
K-387,651(19) MinutenEE/β+ zu 38Ar100 %5,91407(28) MeVAL
K-38m1924,4(5) msEE/β+ zu 38Ar
Iso zu 38K
99,9670(43) %
0,0330(43) %
6,742 MeV
130,22(16) keVAL
K-38m221,95(11) μsIso zu 38K100 %3,458 MeV3458,10(17) keVAL
K-39stabilAL
K-401,248(3) × 109 Jahreβ- zu 40Ca
EE/β+ zu 40Ar
89,28(11) %
10,72(11) %
1,31089(6) MeV
1,50440(6) MeV
AL
K-40m0,336(13) μsIso zu 40K1643,638(11) keV
K-41stabilAL
K-4212,355(7) Stundenβ- zu 42Ca100 %3,52522(18) MeVAL
K-4322,3(1) Stundenβ- zu 43Ca100 %1,8334(5) MeVAL
K-43m200(5) nsIso zu 43K738,30(6) keV
K-4422,13(19) Minutenβ- zu 44Ca100 %5,6872(5) MeVAL
K-4517,81(61) Minutenβ- zu 45Ca100 %4,1965(6) MeVAL
K-46105(10) sβ- zu 46Ca100 %7,7254(23) MeVAL
K-4717,50(24) sβ- zu 47Ca100 %6,6324(26) MeVAL
K-486,8(2) sβ- zu 48Ca
β-, n zu 47Ca
98,86(15) %
1,14(15) %
11,9402(8) MeV
1,9886(23) MeV
AL
K-491,26(5) sβ- zu 49Ca
β-, n zu 48Ca
14(9) %
86(9) %
11,6883(8) MeV
6,5418(8) MeV
AL
K-50472(4) msβ- zu 50Ca
β-, n zu 49Ca
β-, 2n ? zu 48Ca
71(3) %
29(3) %
13,861(8) MeV
7,501(8) MeV
AL
K-50m131(40) nsIso zu 40K100 %172,0(4) keV
K-51365(5) msβ- zu 51Ca
β-, n zu 50Ca
35(8) %
65(8) %
13,816(13) MeV
9,002(13) MeV
AL
K-52110(6) msβ- zu 52Ca
β-, n zu 51Ca
β-, 2n zu 50Ca
23,7 %
74(9) %
2,3(3) %
17,13(3) MeV
11,12(3) MeV
7,229 MeV
AL
K-5330(5) msβ- zu 53Ca
β-, n zu 52Ca
β-, 2n zu 51Ca
16 %
67 %
17 %
17,09(12) MeV
13,90(11) MeV
7,723 MeV
AL
K-5410(5) msβ- zu 54Ca
β-, n zu 53Ca
β-, 2n zu 52Ca
< 100 %
> 0 %
> 0 %
20,16(60) MeV
16,31(60) MeV
AL
K-55> 360 nsβ- zu 55Ca
β-, n zu 54Ca
?
?
19,06(76) MeV
17,8(7) MeV
AL
K-56> 620 nsβ- zu 56Ca
β-, n zu 55Ca
β-, 2n zu 54Ca
?

21,82(89) MeV
18,21(85) MeV
AL

 

Erläuterungen zu den einzelnen Spalten:

1 - Symbol mit Nukleonenzahl.
2 - Z = Anzahl der Protonen (Ordnungszahl).
3 - Massenzahl A.
4 - N = Anzahl der Neutronen.
5 - Bezeichnung des Kalium-Isotops; gegebenenfalls Trivialnamen.
6 - Relative Atommasse des Kalium-Isotops (Isotopenmasse inklusive Elektronen) und in eckigen Klammern die Masse des Atomkerns (Kernmasse, Nuklidmasse ohne Elektronen), jeweils bezogen auf 12C = 12,00000 [2]. Zusätzlich ist der Massenüberschuss (Massenexzess) in MeV angegeben.
7 - Kernspin I, Einheit: h/2π.
8 - Kernmagnetisches Moment μmag.
9 - Ausgangsnuklide: Mögliche, angenommene oder tatsächliche Ausgangs-Nuklide (Mutternuklide, Elternnuklide). Die entsprechenden Zerfalls-Modi sind gegebenenfalls bei den Daten des jeweiligen Ausgangsnuklids zu finden.
10 - Zerfall: Halbwertszeiten des Kalium-Isotops mit a = Jahre; ; d = Tage; h = Stunden; min = Minuten; s = Sekunden.
11 - Zerfall: Zerfallsart in die jeweiligen Tochternuklide mit n = Neutronenemission; p = Protonenemission; α = Alpha-Zerfall; ß- = Beta-Minus-Zerfall unter Elektronenemission; EE = Elektroneneinfang; ß+ = Positronenemission; ε = ß+ und/oder EE; Iso = Isomerieübergang; CZ = Cluster-Zerfall; SZ = Spontanzerfall.
12 - Zerfall: Zerfallsanteil in Prozent (%).
13 - Zerfall: Zerfallsenergie; Partikelenergie bezogen auf Zerfallsart.
14 - AE = Anregungsenergie für metastabile Kerne.
15 - Sonstige Informationen und Hinweise: AL = Weitere Niveaus, so genannte Adopted Levels (Verlinkung auf externe Daten [1]).

Sonstige:

()- Eingeklammerte Ziffern: Unsicherheit zur Darstellung der Streubreite des angegebenen Wertes.
~ - Theoretische Werte oder systematische Trends.
  - ungelistet-: Nuklide, die in der Literatur bereits erwänhnt wurden, aber aus irgendwelchen Gründen in den aktuellen Nuklidtabellen nicht mehr zu finden sind, weil sich deren Entdeckung z. B. nicht bestätigt hat.

 

NMR-aktive Kalium-Nuklide

Nuklid
Anteil
Spin I
Kernmagnetisches
Moment
μ/μN
Gyromagnetisches
Verhältnis
107 rad T-1 s-1
Quadrupol-
Moment
Q fm-2
Resonanz-
Frequenz
v0 bei 1 T
Relative
Empfindlichkeit
H0 = const.
v0 = const. *
39K
93,2581(44) %
3/2+
+0,391470(8)1,2498+ 6,03(6)1,98930,00051
0,2336
40K
0,0117(1) %
4-
-1,29797(3)-7,50(8)2,47370,00523
1,5493
41K
6,7302(44) %
3/2+
+0,214872(5)0,686+ 7,34(7)1,09190,00008
0,1282

*) bezogen auf 1H = 1,000

 

Strahlenschutz

Für den Umgang mit den Kalium-Radionukliden gelten gemäß Strahlenschutzverordnung (StrlSchV 2018) unter anderem folgende Werte (Spalten 1 bis 7):

NuklidFreigrenzenHRQ-SchwelleOFKTochternuklideHalbwertszeit
K-40106 Bq100 Bq/gUnbegrenzt (UL)10 Bq/cm21,3 × 109 Jahre
K-42106 Bq100 Bq/g0,2 TBq10 Bq/cm212,4 Stunden
K-43106 Bq10 Bq/g0,07 TBq1 Bq/cm222,2 Stunden
K-44105 Bq10 Bq/g22,1 Minuten
K-45105 Bq10 Bq/g17,3 Minuten

(HRQ = Hochradioaktive Quellen; OFK = Oberflächenkontamination)

 

Kernisobare Nuklide des Kaliums

Zu den Kalium-Nukliden isobare Atomkerne befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; Z = Ordnungszahl; A = Nukleonenzahl (Massenzahl).

Z:101112131415161718192021222324252627282930
ANeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZn
3232Ne32Na32Mg32Al32Si32P32S32Cl32Ar32K
3333Ne33Na33Mg33Al33Si33P33S33Cl33Ar33K
3434Ne34Na34Mg34Al34Si34P34S34Cl34Ar34K34Ca
3535Na35Mg35Al35Si35P35S35Cl35Ar35K35Ca
3636Na36Mg36Al36Si36P36S36Cl36Ar36K36Ca36Sc
3737Na37Mg37Al37Si37P37S37Cl37Ar37K37Ca37Sc
3838Mg38Al38Si38P38S38Cl38Ar38K38Ca38Sc38Ti
3939Mg39Al39Si39P39S39Cl39Ar39K39Ca39Sc39Ti
4040Mg40Al40Si40P40S40Cl40Ar40K40Ca40Sc40Ti40V
4141Al41Si41P41S41Cl41Ar41K41Ca41Sc41Ti41V41Cr
4242Al42Si42P42S42Cl42Ar42K42Ca42Sc42Ti42V42Cr42Mn
4343Al43Si43P43S43Cl43Ar43K43Ca43Sc43Ti43V43Cr43Mn
4444Si44P44S44Cl44Ar44K44Ca44Sc44Ti44V44Cr44Mn
4545P45S45Cl45Ar45K45Ca45Sc45Ti45V45Cr45Mn45Fe
4646P46S46Cl46Ar46K46Ca46Sc46Ti46V46Cr46Mn46Fe46Co
4747S47Cl47Ar47K47Ca47Sc47Ti47V47Cr47Mn47Fe47Co
4848S48Cl48Ar48K48Ca48Sc48Ti48V48Cr48Mn48Fe48Co48Ni
4949S49Cl49Ar49K49Ca49Sc49Ti49V49Cr49Mn49Fe49Co49Ni
5050Cl50Ar50K50Ca50Sc50Ti50V50Cr50Mn50Fe50Co50Ni
5151Cl51Ar51K51Ca51Sc51Ti51V51Cr51Mn51Fe51Co51Ni
5252Ar52K52Ca52Sc52Ti52V52Cr52Mn52Fe52Co52Ni
5353Ar53K53Ca53Sc53Ti53V53Cr53Mn53Fe53Co53Ni53Cu
5454K54Ca54Sc54Ti54V54Cr54Mn54Fe54Co54Ni54Cu54Zn
5555K55Ca55Sc55Ti55V55Cr55Mn55Fe55Co55Ni55Cu55Zn
5656K56Ca56Sc56Ti56V56Cr56Mn56Fe56Co56Ni56Cu56Zn

 

Kernisotone Nuklide des Kaliums

Die zu den Kalium-Kernen isotonen Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; N = Anzahl der Neutronen.


13141516171819202122232425262728293031323334353637
18B19B20B21B
19C20C21C22C
20N21N22N23N24N25N
21O22O23O24O25O26O
22F23F24F25F26F27F28F29F30F31F
23Ne24Ne25Ne26Ne27Ne28Ne29Ne30Ne31Ne32Ne33Ne34Ne
24Na25Na26Na27Na28Na29Na30Na31Na32Na33Na34Na35Na36Na37Na38Na39Na
25Mg26Mg27Mg28Mg29Mg30Mg31Mg32Mg33Mg34Mg35Mg36Mg37Mg38Mg39Mg40Mg
26Al27Al28Al29Al30Al31Al32Al33Al34Al35Al36Al37Al38Al39Al40Al41Al42Al43Al
27Si28Si29Si30Si31Si32Si33Si34Si35Si36Si37Si38Si39Si40Si41Si42Si43Si44Si
28P29P30P31P32P33P34P35P36P37P38P39P40P41P42P43P44P45P46P
29S30S31S32S33S34S35S36S37S38S39S40S41S42S43S44S45S46S47S48S49S
30Cl31Cl32Cl33Cl34Cl35Cl36Cl37Cl38Cl39Cl40Cl41Cl42Cl43Cl44Cl45Cl46Cl47Cl48Cl49Cl50Cl51Cl
31Ar32Ar33Ar34Ar35Ar36Ar37Ar38Ar39Ar40Ar41Ar42Ar43Ar44Ar45Ar46Ar47Ar48Ar49Ar50Ar51Ar52Ar53Ar
32K33K34K35K36K37K38K39K40K41K42K43K44K45K46K47K48K49K50K51K52K53K54K55K56K
34Ca35Ca36Ca37Ca38Ca39Ca40Ca41Ca42Ca43Ca44Ca45Ca46Ca47Ca48Ca49Ca50Ca51Ca52Ca53Ca54Ca55Ca56Ca57Ca
36Sc37Sc38Sc39Sc40Sc41Sc42Sc43Sc44Sc45Sc46Sc47Sc48Sc49Sc50Sc51Sc52Sc53Sc54Sc55Sc56Sc57Sc58Sc
38Ti39Ti40Ti41Ti42Ti43Ti44Ti45Ti46Ti47Ti48Ti49Ti50Ti51Ti52Ti53Ti54Ti55Ti56Ti57Ti58Ti59Ti
40V41V42V43V44V45V46V47V48V49V50V51V52V53V54V55V56V57V58V59V60V
41Cr42Cr43Cr44Cr45Cr46Cr47Cr48Cr49Cr50Cr51Cr52Cr53Cr54Cr55Cr56Cr57Cr58Cr59Cr60Cr61Cr
42Mn43Mn44Mn45Mn46Mn47Mn48Mn49Mn50Mn51Mn52Mn53Mn54Mn55Mn56Mn57Mn58Mn59Mn60Mn61Mn62Mn
45Fe46Fe47Fe48Fe49Fe50Fe51Fe52Fe53Fe54Fe55Fe56Fe57Fe58Fe59Fe60Fe61Fe62Fe63Fe
46Co47Co48Co49Co50Co51Co52Co53Co54Co55Co56Co57Co58Co59Co60Co61Co62Co63Co64Co
48Ni49Ni50Ni51Ni52Ni53Ni54Ni55Ni56Ni57Ni58Ni59Ni60Ni61Ni62Ni63Ni64Ni65Ni
53Cu54Cu55Cu56Cu57Cu58Cu59Cu60Cu61Cu62Cu63Cu64Cu65Cu66Cu
54Zn55Zn56Zn57Zn58Zn59Zn60Zn61Zn62Zn63Zn64Zn65Zn66Zn67Zn
59Ga60Ga61Ga62Ga63Ga64Ga65Ga66Ga67Ga68Ga
60Ge61Ge62Ge63Ge64Ge65Ge66Ge67Ge68Ge69Ge
62As63As64As65As66As67As68As69As70As
65Se66Se67Se68Se69Se70Se71Se
66Br67Br68Br69Br70Br71Br72Br
69Kr70Kr71Kr72Kr73Kr
71Rb72Rb73Rb74Rb
73Sr74Sr75Sr
76Y

 

Literatur und Hinweise

Eigenschaften der Kalium-Isotope

[1] - NuDat: National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, based on ENSDF and the Nuclear Wallet Cards.

[2] - G. Audi et. al.: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics, (2003), DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.

[3] - Live Chart of Nuclides. Nuclear structure and decay data.

Kalium: Kernmagnetische Eigenschaften - 39K-NMR, 40K-NMR, 41K-NMR

[4] - N. J. Stone: Table of nuclear magnetic dipole and electric quadrupole moments. Atomic Data and Nuclear Data Tables, (2005), DOI 10.1016/j.adt.2005.04.001.

[5] - Pekka Pyykkö: Year-2008 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, (2008), DOI 10.1080/00268970802018367.

[6] - Pekka Pyykkö: Year-2017 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, (2018), DOI 10.1080/00268976.2018.1426131.

[7] - N. J. Stone: Table of recommended nuclear magnetic dipole moments. IAEA, (2019).

Weitere Quellen:

[8] - Isotopenhäufigkeiten, Atommassen und Isotopenmassen: Siehe unter dem jeweiligen Stichwort.

[9] - NN:
Magische Neutronenzahl exotischer Kalium-Kerne bestätigt.
In: Internetchemie News, (2015), DOI https://www.internetchemie.info/news/2015/may15/kalium-magische-neutronenzahl.php.

 


Kategorie: Chemische Elemente

Letzte Änderung am 05.07.2020.



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