Izotopii oxigenului sunt varietăți ale elementului chimic oxigen cu un număr diferit de neutroni în nucleul atomic . Sunt cunoscuți 16 izotopi ai oxigenului cu numere de masă de la 11 la 26 (număr de protoni 8, neutroni de la 3 la 18). Izomerii nucleari sunt necunoscuți.
Oxigenul natural constă dintr-un amestec de 3 izotopi stabili:
Cel mai lung izotop radioactiv este 15 O, cu un timp de înjumătățire de 122,24 secunde.
Oxigenul natural este format din trei izotopi stabili, 16 O , 17 O și 18 O , dintre care izotopul 16 O este cel mai abundent (99,762%) izotopul de oxigen [1] .
Predominanța izotopului 16 O se explică prin faptul că acesta se formează în procesul de fuziune termonucleară care are loc în stele [2] .
Cea mai mare parte a 16 O se formează la sfârșitul procesului de fuziune a heliului în stele. În timpul reacției triple alfa , este sintetizat izotopul 12 C , care captează un nucleu suplimentar de 4 He . În plus, 16 O se formează în timpul arderii nucleare a neonului [2] .
17 O și 18 O sunt izotopi secundari. 17 O se formează în principal în timpul ciclului CNO și se află în principal în zona de ardere a hidrogenului [2] . Cea mai mare parte a 18 O se formează în reacția de captare a nucleelor de 4 He de către izotopul 14 N cu acumulare în zona de heliu a stelelor [2] . Fuziunea a două nuclee de oxigen și formarea unui nucleu de sulf necesită o temperatură de un miliard de kelvin [3] .
Oxigenul din atmosfera Pământului este de 99,759% 16O , 0,037% 17O și 0,204 % 18O [ 4] .
Este utilizat în sinteza 18 F prin metoda bombardării cu protoni a țintelor cu 18 O în acceleratoare. Pentru a face acest lucru, oxigenul natural este îmbogățit în 18 O până la 95%. Separarea izotopilor se realizează prin distilare și/sau centrifugare [5] [6] .
Izotopii de oxigen artificiali sunt cunoscuți și în intervalul de numere de masă de la 12 la 24 [1] . Cele mai stabile sunt 15 O cu un timp de înjumătățire de 122,24 s și 14 O cu un timp de înjumătățire de 70,606 s [1] . Toți ceilalți izotopi radioactivi au timpi de înjumătățire mai mic de 27 s, cei mai mulți dintre ei au timpi de înjumătățire mai mic de 83 milisecunde [1] . De exemplu, 24 O are un timp de înjumătățire de 61 ms [7] .
Cele mai obișnuite căi de descompunere pentru izotopii ușoare este dezintegrarea β + (cu formarea izotopilor de azot) [8] [9] [10] , iar pentru izotopii grei - dezintegrarea β ( cu formarea de izotopi de fluor ).
Oxigenul-13 este un izotop instabil al oxigenului, al cărui nucleu este format din 8 protoni și 5 neutroni. Spin nuclear 3/2, timp de înjumătățire 8,58 ms. Masa atomică 13,0248 amu. e. m. Se transformă în 13 N prin captarea electronilor cu eliberarea unei energii de dezintegrare de 17,765 MeV [11] . Este un produs de degradare al fluorului-14 [12] . A fost obținut pentru prima dată de Rutherford prin bombardarea nucleelor de azot cu particule alfa.
Izotopul 15 O este utilizat în tomografia cu emisie de pozitroni , dar mult mai puțin frecvent decât 18 F sau 11 C. Acest lucru se datorează timpului de înjumătățire prea scurt al 15 O. Nucleul de 15 O este format din 8 protoni, 7 neutroni, masă atomică 15,0030654 a.u. e. m. Timpul de înjumătățire este de 122 de secunde [13] .
Simbolul nuclidului |
Z ( p ) | N( n ) | Masa izotopului [14] ( a.u.m. ) |
Timp de înjumătățire [15] (T 1/2 ) |
Canal de dezintegrare | Produs de degradare | Spinul și paritatea nucleului [15] |
Prevalența izotopului în natură |
Gama de modificări ale abundenței izotopice în natură |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Energia de excitare | |||||||||
11 O | opt | 3 | 11,051250(60) | (1,98 ± (22))⋅10 -22 s [ 2,31 ± 0,14 ] |
2p | 9C _ | (3/2−) | ||
12 O | opt | patru | 12.034368(13) | (8,9 ± (33))⋅10 -21 s | 2p (60,0%) | 10C _ | 0+ | ||
13 O | opt | 5 | 13.024815(10) | 8,58±(5)ms | β + (89,1%) | 13 N | (3/2−) | ||
β + , p (10,9%) | 12C _ | ||||||||
14 O | opt | 6 | 14,008596706(27) | 70,621 ± (11) s | β + | 14 N | 0+ | ||
15 O | opt | 7 | 15,0030656(5) | 122,266 ± (43) s | β + | 15 N | 1/2− | ||
16 O | opt | opt | 15,9949146193(3) | grajd | 0+ | 0,99757(16) | 0,99738–0,99776 | ||
17 O | opt | 9 | 16,9991317560(7) | grajd | 5/2+ | 3.8(1)⋅10 −4 | (3,7–4,0)⋅10 −4 | ||
18 O | opt | zece | 17,9991596121(7) | grajd | 0+ | 2.05(14)⋅10 −3 | (1,88–2,22)⋅10 −3 | ||
19 O | opt | unsprezece | 19,0035780(28) | 26,470 ± (6) s | β − | 19F _ | 5/2+ | ||
20o _ | opt | 12 | 20,0040754(9) | 13,51±(5) s | β − | 20F _ | 0+ | ||
21 O | opt | 13 | 21,008655(13) | 3,42±(10) s | β − | 21F _ | (5/2+) | ||
22 O | opt | paisprezece | 22,00997(6) | 2,25 ± (9) s | β − (>78%) | 22F _ | 0+ | ||
β − , n (<22%) | 21F _ | ||||||||
23 O | opt | cincisprezece | 23,01570(13) | 97 ± (8) ms | β − (93%) | 23F _ | 1/2+ | ||
β − , n (7%) | 22F _ | ||||||||
24 O | opt | 16 | 24.01986(18) | 77,4±(45)ms | β − (57%) | 24F _ | 0+ | ||
β − , n (43%) | 23F _ | ||||||||
25 O | opt | 17 | 25,02934(18) | (5,18 ± (0,35))⋅10 -21 s | n | 24 O | 3/2+# | ||
26 O | opt | optsprezece | 26.03721(18) | 4,2(33)⋅10 -12 s | 2n | 24 O | 0+ | ||
27 O | opt | 19 | 27.04796(54)# | < 260 ns | n | 26 O | 3/2+# | ||
28 O | opt | douăzeci | 28.05591(75)# | < 100 ns | 2n | 26 O | 0+ |
izotopi | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|