알루미늄 동위 원소

알루미늄은 자연에 ²⁷Al(안정 동위 원소)과 ²⁶Al(반감기 7.2×10⁵년인 방사성 동위 원소) 두 종류의 동위 원소가 존재하며, 이 중 ²⁷Al이 차지하는 비율은 99.9% 이상이다. 이 밖에 원자량 21~42 사이에서 22종류의 방사성 동위 원소와 4종류의 이성질핵이 알려져 있으며, 모두 반감기가 7분 이하이고 대부분은 1초 이하이다.

알루미늄의 표준 원자량은 26.9815386(8)u이다.

알루미늄-26

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²⁶Al은 대기 중에서 우주선의 양성자가 아르곤에 충돌하여 파쇄되는 과정을 통해 생성된다. 자연에 미량 존재하므로 위성이나 운석을 연구하는데도 쓰인다. 운석 파편은 지구에 떨어지면서 우주선에 많이 노출되므로 ²⁶Al이 생성된다. 이들이 대기를 통과하여 땅에 떨어지면 대기권이 우주선의 노출을 막아주므로 더 이상 ²⁶Al은 생성되지 않고 방사성 붕괴를 시작한다. 이를 자세히 분석하면 그 운석의 연대를 측정할 수 있으며, 분석 결과에 따르면 태양계가 형성될 당시 ²⁶Al이 비교적 풍부했던 것으로 추정된다. 대부분의 운석학자들은 대략 45억 5천만 년 전에 ²⁶Al의 방사성 붕괴로 발생한 열로 인해 일부 소행성이 녹아내려 행성 분화가 일어났다고 추정한다^[1]. 그 밖에 해양 퇴적물, 망간 단괴, 빙하, 암석 등의 연대 측정에도 사용된다.

표

핵자 수	Z(p)	N(n)	동위 원소 질량 (u)	반감기	붕괴 방식[2]	붕괴 생성 동위 원소	핵자 스핀	자연계에 존재하는 동위 원소 범위 (몰 분율)	자연계에 존재하는 최대 범위 (몰 분율)
	들뜬 에너지
19Al	13	6	19.0218#	<35 ns	p	18Mg
20Al	13	7	20.0194#	<35 ns	p	19Mg
21Al	13	8	21.02804(32)#	<35 ns	p	20Mg	1/2+#
22Al	13	9	22.01952(10)#	59(3) ms	β+ (96.7%)	22Mg	(3)+
					β+, 2p (2.5%)	20Ne
					β+, p (0.8%)	21Na
23Al	13	10	23.007267(20)	470(30) ms	β+ (92%)	23Mg	5/2+#
					β+, p (8%)	22Na
23mAl				~0.35 s			#79
24Al	13	11	23.9999389(30)	2.053(4) s	β+ (99.95%)	24Mg	4+
					β+, α (.0349%)	20Ne
					β+, p (.0159%)	23Na
24mAl	425.8(1) keV			131.3(25) ms	IT (82%)	24Al	1+
					β+ (18%)	24Mg
					β+, α	20Ne
25Al	13	12	24.9904281(5)	7.183(12) s	β+	25Mg	5/2+
26Al	13	13	25.98689169(6)	7.17(24)×105 years	β+	26Mg	5+	미량
26mAl	228.305(13) keV			6.3452(19) s	β+	26Mg	0+
27Al	13	14	26.98153863(12)	안정			5/2+	1.0000
28Al	13	15	27.98191031(14)	2.2414(12) min	β-	28Si	3+
29Al	13	16	28.9804450(13)	6.56(6) min	β-	29Si	5/2+
30Al	13	17	29.982960(15)	3.60(6) s	β-	30Si	3+
31Al	13	18	30.983947(22)	644(25) ms	β- (98.4%)	31Si	(3/2,5/2)+
					β-, n (1.6%)	30Si
32Al	13	19	31.98812(9)	31.7(8) ms	β- (99.3%)	32Si	1+
					β-, n (.7%)	31Si
32mAl	955.7(4) keV			200(20) ns			(4+)
33Al	13	20	32.99084(8)	41.7(2) ms	β- (91.5%)	33Si	(5/2+)#
					β-, n (8.5%)	32Si
34Al	13	21	33.99685(12)	56.3(5) ms	β- (87.5%)	34Si	4-#
					β-, n (12.5%)	33Si
35Al	13	22	34.99986(19)	38.6(4) ms	β- (74%)	35Si	5/2+#
					β-, n (26%)	34Si
36Al	13	23	36.00621(23)	90(40) ms	β- (69%)	36Si
					β-, n (31%)	35Si
37Al	13	24	37.01068(36)	10.7(13) ms	β-	37Si	3/2+
38Al	13	25	38.01723(78)	7.6(6) ms	β-	38Si
39Al	13	26	39.02297(158)	7.6(16) ms	β-	39Si	3/2+#
40Al	13	27	40.03145(75)#	10# ms [>260 ns]
41Al	13	28	41.03833(86)#	2# ms [>260 ns]			3/2+#
42Al	13	29	42.04689(97)#	1 ms

각주

1. R. T. Dodd. 《Thunderstones and Shooting Stars》. 89–90쪽. ISBN 0-674-89137-6.
2. “Universal Nuclide Chart”. Nucleonica. 2012년 8월 15일에 확인함.