| Isotopo | Massa atomica (Da) | Abbondanza isotopica (frazione di quantità) |
|---|---|---|
| 36Ar | 35.967 5451(2) | |
| 38Ar | 37.962 732(2) | |
| 40Ar | 39.962 383 12(2) |
Il peso atomico dell’argon è basato su analisi di argon separato dall’aria. Nel 1961, la Commissione ha cambiato il valore raccomandato di Ar(Ar) da 39,944, basato sulle misure di densità del gas, a 39,948, basato sulle misure calibrate di massa-spettrometriche riportate da Nier.Nel 1979, la Commissione ha esaminato la letteratura disponibile e raccomandato Ar(Ar) = 39,948(1). Questo valore di Ar(Ar) era uno dei parametri critici per determinare il valore della costante di gas universale R con metodi acustici.
Nel 2007, la Commissione ha raccomandato il valore per il rapporto isotopo-quantità di n(40Ar)/n(36Ar) nell’aria, che è di importanza in geocronologia e geochimica, come 298.56(31).
La composizione isotopica e il peso atomico dell’argon sono variabili nei materiali terrestri. Queste variazioni sono una fonte di incertezza nell’assegnazione di proprietà standard per l’argon, ma forniscono informazioni utili in molte aree della scienza. Le variazioni nella composizione isotopica stabile e nel peso atomico dell’argon sono causate da diversi processi, tra cui
(1) la produzione di isotopi da altri elementi per decadimento radioattivo (isotopi radiogenici) o altre trasformazioni nucleari (es, isotopi nucleogenici), e
(2) frazionamento isotopico da processi fisico-chimici come la diffusione o gli equilibri di fase.
I processi fisico-chimici causano variazioni correlate dipendenti dalla massa nei rapporti di quantità di isotopi di argon (40Ar/36Ar e 38Ar/36Ar), mentre i processi di trasformazione nucleare causano variazioni indipendenti dalla massa. Mentre l’argon atmosferico può servire come riferimento isotopico abbondante e omogeneo, le deviazioni dai rapporti isotopici atmosferici in altre occorrenze di argon limitano la precisione con cui può essere dato un peso atomico standard per l’argon. I dati pubblicati indicano una variazione dei pesi atomici dell’argon nei normali materiali terrestri tra 39,792 e 39,963. Il limite superiore di questo intervallo è dato dalla massa atomica di 40Ar, dato che alcuni campioni contengono argon-40 radiogenico quasi puro. Il limite inferiore è derivato da analisi di pechblenda (minerale di uranio) contenente grandi quantità di 36Ar e 38Ar nucleogenici. All’interno di questo intervallo, le misure di diversi rapporti isotopici (40Ar/36Ar o 38Ar/36Ar) a vari livelli di precisione sono ampiamente utilizzate per studi di geocronologia, interazione acqua-roccia, evoluzione atmosferica e altri campi.
Il 40Ar radiogenico è prodotto (insieme al 40Ca) dal decadimento di un isotopo minore del potassio (40K), che ha un’emivita totale di 1,26(1) Ga. Questa radioattività si traduce in molti campioni geologici con quantità anomale di 40Ar ed è la base dei metodi di datazione K-Ar e Ar-Ar usati in geocronologia. I campioni che contengono solo componenti minori di gas nobili da fonti non radiogeniche possono avere valori di Ar(Ar) che si avvicinano a quelli del 40Ar puro. A causa dell’ampia distribuzione del potassio, anche fonti importanti di Ar come alcuni depositi di gas naturale e serbatoi geotermici possono avere concentrazioni di 40Ar sufficientemente alte.
Al contrario, è molto meno comune che campioni naturali abbiano rapporti n(40Ar)/n(36Ar) significativamente inferiori a quelli dell’aria. Il 36Ar radiogenico può accumularsi per decadimento del 36Cl (emivita = 0,301(2) Ma), che a sua volta è prodotto dal 35Cl dalla cattura di neutroni associata alle interazioni dei raggi cosmici nell’atmosfera e al decadimento di U e Th nella terra solida. Allo stesso modo, 38Ar può accumularsi come risultato di reazioni come 37Cl(n,γ)38Cl o 35Cl(α,p)38Cl. Alcuni campioni di argon estratti da microscopiche inclusioni contenenti Cl nei minerali sono stati segnalati per avere concentrazioni anomalamente alte di 36Ar e 38Ar che possono essere attribuibili alla nucleogenesi.
I radioattivi 37Ar e 39Ar si formano continuamente nell’atmosfera come prodotti di reazioni dei raggi cosmici, e sono componenti della polvere cosmica che entra nell’atmosfera terrestre. Entrambi gli isotopi si formano anche da reazioni nucleari sulla superficie terrestre e sotto di essa. Attualmente, la maggior parte del nuovo 39Ar introdotto nell’atmosfera ogni anno proviene dai reattori nucleari. Il 39Ar decade a 39K con un’emivita di 269 a; mentre il 37Ar decade a 37Cl con un’emivita di 35 giorni. Le quantità di 37Ar e 39Ar nei campioni normali sono variabili e possono essere utili negli studi ambientali, ma sono diversi ordini di grandezza troppo piccoli per influenzare il peso atomico standard dell’argon al suo attuale livello di incertezza riportato.