18.1.3. Нахождение в природе, изотопный состав

По распространенности большинство благородных газов относятся к числу редких элементов (табл. 18.3). Будучи «четными» элементами, они образуют большое число стабильных (кроме радона) изотопов. Однако содержание отдельных изотопов в плеяде не всегда соразмерно с устойчивостью атомного ядра данного изотопа, так как некоторые изотопы благородных газов, особенно тяжелых элементов, образуются в результате радиоактивных превращений в семействах урана – тория - актиния (см. разд. 3.10.3)

Таблица 18.3. Распространенность, изотопный состав и содержание в атмосфере элементов 18-й группы

Элемент	Кларк, % (масс.)	Место по распростра-ненности	Изотопный состав		Содержание в атмосфере, % (об.)
			Число стабильных изотопов	Главный изотоп, тип ядра по массе (% в плеяде природных изотопов)
Не	110-6	80	2	4Не, тип 4n (99,999863%)	5,210-4
Ne	510-7	81	3	20Nе, тип 4n (90,48%)	1,810-3
Ar	410-4	54	3	40Ar, тип 4n (99,60%)	9,310-1
Kr	210-8	83	6	84Kr, тип 4n (57,0%)	1,010-4
Xe	310-9	84	9	132Xе, тип 4n (26,9%)	8,010-6
Rn	110-15	Одно из последних	-	-	Практически отсутствует

Наиболее распространенные изотопы элементов 18-й группы имеют тип ядра по массе 4n в соответствии с геохимическим правилом Оддо (см. разд. 2.1.3). Лишь у самого тяжелого элемента этой группы - радона, не имеющего стабильных нуклидов, наиболее устойчивый из радиоактивных изотопов ²²²Rn имеет тип ядра по массе 4n+2. У ксенона изотоп ¹²⁹Хе, близкий по распространенности (26,4%) к главному, имеет тип ядра по массе 4n+1, что не противоречит правилу Оддо.

Благородные газы входят в число ~15% элементов ПС, которые не подчиняются геохимическому правилу Гаркинса (см. разд. 2.1.3): хотя эти элементы четные, их кларки меньше, чем у рядом стоящих нечетных элементов. Это связано с малой реакционной способностью благородных газов: они не имеют тугоплавких минералов, которые могли бы находиться в земной коре. Вследствие этого элементы 18-й группы являются атмофильными, т.е. сосредоточены в атмосфере (~1%), где находятся в атомном состоянии. Образовавшись в недрах Земли вследствие радиоактивного распада урана и тория (-частицы – ядра атома гелия) гелий выносится на поверхность термальными водами по трещинам в горных породах и, как самый легкий компонент воздуха, накапливается в верхних слоях атмосферы. Содержится он и в природном газе. Гелий в огромных количествах присутствует на Солнце и других звездах. По распространенности в космосе это второй элемент после водорода.

Следует отметить, что при работе ядерных реакторов в качестве продуктов деления урана («осколки») получаются радиоактивные изотопы, в частности, радионуклиды Хе, служащие началом цепочек радиоактивного распада:

	13854Хе		13855Cs		13856Ba
Т1/2	17 мин		132 мин		стабилен
	13954Хе		13955Cs		13956Ba		13957La
Т1/2	41 с		7 мин		85 мин		стабилен
	14054Хе		14055Cs		14056Ba		14057La		14058Се
Т1/2	16 с		коротко-живущий изотоп		12,8 сут		40 ч		стабилен

В результате К-захвата, характерного для нуклида ⁴⁰К (⁴⁰₁₉К + ē  ⁴⁰₁₈Ar + ), образуется изотоп ⁴⁰Ar, что объясняет аномально высокое содержание в природной плеяде аргона нуклида ⁴⁰Ar (см.табл.18.3): содержание ³⁶Ar = 0,337%, ³⁸Ar = 0,063%, а ⁴⁰Ar = 99,6%. Это причина одной из известных «аномалий» в ПС: атомная масса аргона несколько больше, чем у калия, следующего за ним по атомному номеру.