オスミウムの同位体

オスミウムの同位体（₇₆ Os）
標準原子量 A r °(Os)
	190.23 ± 0.03 ; 190.23 ± 0.03 （要約）;
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オスミウム（₇₆ Os）には7つの天然同位体があり、そのうち5つは安定しており、¹⁸⁷ Os、¹⁸⁸ Os、¹⁸⁹ Os、¹⁹⁰ Os、および（最も豊富な）¹⁹² Osです。その他の天然同位体である¹⁸⁴ Osと^{186 Osは、}半減期が非常に長く（それぞれ1.12×10 ¹³年と2×10 ¹⁵年）、実用上は安定していると考えられます。187 Os^は¹⁸⁷Re（半減期4.12×10 ¹⁰年）の娘核種であり、 ¹⁸⁷ Os/ ¹⁸⁸ Os比で測定されることが最も多くあります。この比率、および¹⁸⁷ Re/ ^{188 Os比は、地球上の}岩石だけでなく隕石の年代測定にも広く使用されています。また、地質学的時間にわたる大陸の風化の強度を測定し、大陸クラトンのマントル根が安定化する最低年齢を決定するためにも使用されてきた。しかし、年代測定におけるオスミウムの最も注目すべき応用は、イリジウムと組み合わせて、6600万年前に恐竜が絶滅したことを示す白亜紀と古第三紀の境界に沿った衝撃を受けた石英の層を分析することであった。同位体的に純粋なオスミウム¹⁹²が利用可能であった場合、それは1立方センチメートルあたり22.80グラムで、地球上で最も密度の高い安定した物質となる。

人工放射性同位体も31種類あり^[5]、そのうち最も長寿命なのは¹⁹⁴ Osで半減期は6年です。その他はすべて半減期が93日未満です。また、10種類の核異性体も知られており、最も長寿命なのは^191m Osで半減期は13.10時間です。オスミウムの同位体と核異性体はすべて放射性であるか観測的に安定しており、放射性であると予測されていますが、実際の崩壊は観測されていません。

オスミウム同位体の用途

オスミウム187とオスミウム188の同位体比（¹⁸⁷ Os/ ¹⁸⁸ Os）は、海洋の歴史を通じての地球化学的変化を知るための窓口として使用することができます。^[6]海洋における平均的な海洋¹⁸⁷ Os/ ¹⁸⁸ Os比は1.06です。^{[6]この値は、}¹⁸⁷ Os / ¹⁸⁸ Os比が約1.3の大陸由来の河川流入Osと、¹⁸⁷ Os/ ^{188 Os比が約0.13の}マントル/地球外流入Osのバランスを表しています。^[6]¹⁸⁷ Reの子孫である^{187 Osは、ベータ崩壊によって}放射性生成されます。^{[7]この崩壊により、実際にバルクケイ酸塩地球（地球から}核を除いたもの）の¹⁸⁷ Os/ ¹⁸⁸ Os比が33%上昇しました。 ^[8]これが、大陸物質とマントル物質の間に見られる¹⁸⁷ Os/ ¹⁸⁸ Os 比の違いの原因です。地殻岩石は Re のレベルが非常に高く、これがゆっくりと¹⁸⁷ Os に分解して比率を押し上げます。^[7]しかし、マントル内では Re と Os の反応が不均一であるため、これらのマントル物質と溶融物質は Re が枯渇し、大陸物質のように^{187 Os を蓄積することができません。}^[7]海洋環境に両方の物質が流入した結果、海洋で観測される¹⁸⁷ Os/ ¹⁸⁸ Os となり、地球の歴史を通じて大きく変動してきました。海洋 Os の同位体値のこれらの変化は、その期間に堆積し、最終的に石化した海洋堆積物で観察できます。 ^[9]これにより、研究者は風化フラックスの推定、洪水玄武岩火山活動の特定、および人類最大の大量絶滅を引き起こした可能性のある衝突イベントを行うことができます。海洋堆積物のオスミウム同位体記録は、たとえばKT境界の影響を特定し、裏付けるために使用されています。^[10]この約10 kmの小惑星の衝突により、当時の海洋堆積物の¹⁸⁷ Os/ ^{188 Osシグネチャが大幅に変更されました。地球外からの}¹⁸⁷ Os/ ¹⁸⁸ Osの平均は約0.13で、この衝突がもたらした膨大な量のオスミウム（現在の河川流入量の60万年分に相当）により、世界の海洋¹⁸⁷ Os/ ^{188 Os濃度は低下しました。}Os値は約0.45から約0.2である。^[6]

オスミウム同位体比は、人為的影響のシグナルとしても使用されることがある。^[11]地質学的な設定で一般的な同じ¹⁸⁷ Os/ ^{188 Os 比は、}触媒コンバーターなどを介した人為的オスミウムの追加を測定するために使用できる。^{[11]触媒コンバーターは NO}_xと COの排出を大幅に削減することが示されているが、オスミウムなどの白金族元素(PGE) を環境に導入している。 ^{[11]人為的オスミウムの他の発生源には、}化石燃料の燃焼、クロム鉱石の製錬、および一部の硫化鉱石の製錬がある。ある研究では、自動車排気ガスが海洋オスミウムシステムに与える影響が評価された。自動車排気ガスの¹⁸⁷ Os/ ¹⁸⁸ Os は、約 0.2 (地球外およびマントル由来の入力と同程度) と記録されており、これは大幅に減少している (3、7)。人為起源オスミウムの影響は、水中オスミウム比と地元の堆積物や深海とを比較することで最もよくわかります。影響を受けた表層水は、深海や堆積物と比較して、宇宙からの流入から予想される限界を超えて値が減少する傾向があります。^[11]この影響の増加は、人為起源の空中オスミウムが降水に混入したためだと考えられています。

^{184 Osの}¹⁸⁰ Wへのアルファ崩壊に対する半減期が長いことは、オスミウムを多く含む岩石の放射年代測定法や惑星核の分化方法として提案されている。^[2]^[12]^[13]

同位体のリスト

^ ^m Os – 励起核異性体。
^ ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
^ # – # でマークされた原子質量: 値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されます。
^ 大胆な半減期 – ほぼ安定しており、半減期は宇宙の年齢よりも長い。
^ 崩壊のモード:
^ 太字の斜体記号は娘製品です – 娘製品はほぼ安定しています。
^ 太字の記号は娘製品です – 娘製品は安定しています。
^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数によるスピンを示します。
^ # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種の傾向 (TNN) から導き出されたものです。
^ ab 原始放射性核種
^ β ⁺ β ^{+崩壊して}¹⁸⁴ Wになる可能性もあると理論化されている
^ ab レニウム-オスミウム年代測定に使用
^ 半減期が3.2×10 ¹⁵ 年以上で¹⁸³ Wにα崩壊すると考えられている
^ 半減期が3.3×10 ¹⁸ 年以上で¹⁸⁴ Wにα崩壊すると考えられている
^ 半減期が3.3×10 ¹⁵ 年以上で¹⁸⁵ Wにα崩壊すると考えられている
^ 半減期が1.2×10 ¹⁹ 年以上で¹⁸⁶ Wにα崩壊すると考えられている
^ α崩壊して ¹⁸⁸ Wになるか、β ^- β-崩壊して¹⁹² Ptになると考えられており^、半減期は5.3×10 ¹⁹ 年以上である。

参考文献

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同位体質量:
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[14] Os – 励起核異性体。

[16] ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。

[TMS-17] # – # でマークされた原子質量: 値と不確実性は純粋な実験データからではなく、少なくとも部分的に質量表面 (TMS) の傾向から導き出されます。

[18] 大胆な半減期 – ほぼ安定しており、半減期は宇宙の年齢よりも長い。

[19] 崩壊のモード:

[20] 太字の斜体記号は娘製品です – 娘製品はほぼ安定しています。

[21] 太字の記号は娘製品です – 娘製品は安定しています。

[22] ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数によるスピンを示します。

[TNN-23] # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種の傾向 (TNN) から導き出されたものです。

[PN-25] 原始放射性核種

[26] β ⁺ β ^{+崩壊して}¹⁸⁴ Wになる可能性もあると理論化されている

[RD-27] レニウム-オスミウム年代測定に使用

[28] 半減期が3.2×10 ¹⁵ 年以上で¹⁸³ Wにα崩壊すると考えられている

[29] 半減期が3.3×10 ¹⁸ 年以上で¹⁸⁴ Wにα崩壊すると考えられている

[30] 半減期が3.3×10 ¹⁵ 年以上で¹⁸⁵ Wにα崩壊すると考えられている

[31] 半減期が1.2×10 ¹⁹ 年以上で¹⁸⁶ Wにα崩壊すると考えられている

[32] ^ α崩壊して ¹⁸⁸ Wになるか、β ^- β-崩壊して¹⁹² Ptになると考えられており^、半減期は5.3×10 ¹⁹ 年以上である。

[NUBASE2020-1] Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). 「NUBASE2020による核特性の評価」（PDF） . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.

[184Os-2] Peters, Stefan TM; Münker, Carsten; Becker, Harry; Schulz, Toni (2014 年 4 月)。「隕石中の放射性^{180 W によって明らかになった}¹⁸⁴ Osのアルファ崩壊: 半減期の決定と地質年代測定器としての可能性」。地球惑星科学レター。391 : 69– 76。doi :10.1016/ j.epsl.2014.01.030。

[3] 「標準原子量：オスミウム」CIAAW . 1991年。

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[:4-7] Esser, Bradley K.; Turekian, Karl K. (1993). 「大陸地殻のオスミウム同位体組成」. Geochimica et Cosmochimica Acta . 57 (13): 3093– 3104. Bibcode :1993GeCoA..57.3093E. doi : 10.1016/0016-7037(93)90296-9 .

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[:6-9] ローリー、クリストファー;モーガン、ジョアンナ; ギュリック、ショーン; ブラローワー、ティモシー; クリストソン、ゲイル (2019)。「隕石衝突に関する海洋掘削の展望」海洋学。32 : 120–134。doi : 10.5670 /oceanog.2019.133。

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[:3-11] Chen, C.; Sedwick, PN; Sharma, M. (2009). 「雨や雪に含まれる人為的オスミウムが地球規模の大気汚染を明らかにする」Proceedings of the National Academy of Sciences . 106 (19): 7724– 7728. Bibcode :2009PNAS..106.7724C. doi : 10.1073/pnas.0811803106 . PMC 2683094 . PMID 19416862.

[12] クック、デイビッド L.;クルージャー、トーマス・Ｓ．レヤ、インゴ。クライネ、トルステン（2014 年 9 月）。「隕石の宇宙起源の^{180 W 変動と、考えられる}¹⁸⁴ Os- ¹⁸⁰ W 崩壊系の再評価」。Geochimica et Cosmochimica Acta。140 : 160–176 .土井:10.1016/j.gca.2014.05.013。

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