염소는 원자량 28~51 사이에 총 24개의 동위 원소와 2개의 이성질핵(34mCl, 38mCl)이 발견되어 있다. 이들 중 안정 동위 원소는 35Cl (75.78%), 37Cl(24.22%)이다. 방사성 동위 원소 중 가장 안정한 것은 36Cl으로 반감기가 약 30만년이다. 이외의 동위 원소는 모두 1시간 이하이며, 대부분은 1초 이하이다. 가장 반감기가 짧은 것은 29Cl로 반감기가 20나노초 미만이며, 28Cl의 반감기는 알려져 있지 않다.
염소의 표준 원자량은 35.453(2) u이다.
염소-36
자연에는 미량(약 7×10−13)의 36Cl이 존재한다. 이는 대기 중에서 우주선과 아르곤 원자의 상호작용을 통해 생성되는 것이다. 지표면에서는 주로 35Cl의 중성자 포획이나 40Ca의 뮤온 포획을 통해 생성된다. 생성된 36Cl은 36S (1.9%)이나 36Ar (98.1%)으로 붕괴한다. 이 밖에 1952년에서 1958년 사이에 행해진 핵실험으로 인해 해수 속 염소가 반응하여 36Cl이 다량 생성되기도 하였다. 이때 36Cl의 대기 중 잔존 시간은 약 1주일이었으며, 토양과 지하수에 흔적이 남아 약 50년 전까지 물의 연대를 측정하는 곳에 유용하게 쓰였다. 방사능 연대 측정에서는 6만 년에서 최대 100만 년까지의 연대를 측정하는데 쓰이는 등 지리학에서 그 활용도가 크다.
표
| 핵종 기호 |
Z(p) | N(n) | 동위 원소 질량 (u) |
반감기 | 붕괴 방식[1][n 1] |
붕괴 생성물[n 2] |
핵 스핀 |
전형적 동위 원소 구성비 (몰 분율) |
자연적 구성비 변동 범위 (몰 분율) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 들뜬 에너지 | |||||||||
| 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(25) ms | β+ (99.3%) | 31S | 3/2+ | ||
| β+, p (.7%) | 30P | ||||||||
| 32Cl | 17 | 15 | 31.985690(7) | 298(1) ms | β+ (99.92%) | 32S | 1+ | ||
| β+, α (.054%) | 28Si | ||||||||
| β+, p (.026%) | 31P | ||||||||
| 33Cl | 17 | 16 | 32.9774519(5) | 2.511(3) s | β+ | 33S | 3/2+ | ||
| 34Cl | 17 | 17 | 33.97376282(19) | 1.5264(14) s | β+ | 34S | 0+ | ||
| 34mCl | 146.36(3) keV | 32.00(4) min | β+ (55.4%) | 34S | 3+ | ||||
| IT (44.6%) | 34Cl | ||||||||
| 35Cl | 17 | 18 | 34.96885268(4) | 안정 | 3/2+ | 0.7576(10) | 0.75644-0.75923 | ||
| 36Cl[n 3] | 17 | 19 | 35.96830698(8) | 3.01(2)×105 y | β- (98.1%) | 36Ar | 2+ | 미량 | 약 7×10-13 |
| ε (1.9%) | 36S | ||||||||
| 37Cl | 17 | 20 | 36.96590259(5) | 안정 | 3/2+ | 0.2424(10) | 0.24077-0.24356 | ||
| 38Cl | 17 | 21 | 37.96801043(10) | 37.24(5) min | β- | 38Ar | 2- | ||
| 38mCl | 671.361(8) keV | 715(3) ms | IT | 38Cl | 5- | ||||
| 39Cl | 17 | 22 | 38.9680082(19) | 55.6(2) min | β- | 39Ar | 3/2+ | ||
| 40Cl | 17 | 23 | 39.97042(3) | 1.35(2) min | β- | 40Ar | 2- | ||
| 41Cl | 17 | 24 | 40.97068(7) | 38.4(8) s | β- | 41Ar | (1/2+,3/2+) | ||
| 42Cl | 17 | 25 | 41.97325(15) | 6.8(3) s | β- | 42Ar | |||
| 43Cl | 17 | 26 | 42.97405(17) | 3.07(7) s | β- (>99.9%) | 43Ar | 3/2+# | ||
| β-, n (<.1%) | 42Ar | ||||||||
| 44Cl | 17 | 27 | 43.97828(12) | 0.56(11) s | β- (92%) | 44Ar | |||
| β-, n (8%) | 43Ar | ||||||||
| 45Cl | 17 | 28 | 44.98029(13) | 400(40) ms | β- (76%) | 45Ar | 3/2+# | ||
| β-, n (24%) | 44Ar | ||||||||
| 46Cl | 17 | 29 | 45.98421(77) | 232(2) ms | β-, n (60%) | 45Ar | |||
| β- (40%) | 46Ar | ||||||||
| 47Cl | 17 | 30 | 46.98871(64)# | 101(6) ms | β- (97%) | 47Ar | 3/2+# | ||
| β-, n (3%) | 46Ar | ||||||||
| 48Cl | 17 | 31 | 47.99495(75)# | 100# ms [>200 ns] | β- | 48Ar | |||
| 49Cl | 17 | 32 | 49.00032(86)# | 50# ms [>200 ns] | β- | 49Ar | 3/2+# | ||
| 50Cl | 17 | 33 | 50.00784(97)# | 20# ms | β- | 50Ar | |||
| 51Cl | 17 | 34 | 51.01449(107)# | 2# ms [>200 ns] | β- | 51Ar | 3/2+# | ||
각주
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