Изотопы кислорода

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
В конце жизни массивной звезды, 16O сконцентрирован в кислородной оболочке, 17O в H-оболочке и 18O в He-оболочке

Изотопы кислорода — разновидности атомовядер) химического элемента кислорода, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.

Всего известно три стабильных и 10 нестабильных изотопов кислорода.

Стабильные изотопы[править | править исходный текст]

Природный кислород состоит из трех стабильных изотопов, 16O, 17O и 18O, из них изотоп 16O является наиболее распространенным (99,762 %) изотопом кислорода[1]

Преобладание изотопа 16O объясняется тем, что он образуется в процессе термоядерного синтеза, происходящего в звёздах.[2]

Большая часть 16O образуется в конце процесса слияния гелия в звездах. В ходе тройной альфа-реакции синтезируется изотоп 12C, который захватывает дополнительное ядро 4Не. Кроме того, 16O образуется при горении неона[2] .

17O и 18O являются вторичными изотопами. 17O образуется в основном в ходе CNO цикла и находится преимущественно в зоне горения водорода[2] Большинство 18O образуется в реакции захвата изотопом 14N ядер 4Не с накоплением в гелиевой зоне звезд[2]. Для слияния двух ядер кислорода и образования ядра серы требуется температура в миллиард Кельвин[3].

Кислород в атмосфере Земли на 99,759 % состоит из 16O, 0,037 % 17O и 0,204 % 18O[4].

Радиоизотопы[править | править исходный текст]

Известны также искусственные изотопы кислорода в диапазоне массовых чисел от 12 до 24[1]. Наиболее стабильные 15O с периодом полураспада 122,24 с и 14O с периодом полураспада 70,606 с[1]. Все остальные радиоактивные изотопы имеют периоды полураспада менее 27 с, большинство из них имеют периоды полураспада менее 83 миллисекунд[1]. Например, 24O имеет период полураспада 61 мс[5].

Наиболее распространенные пути распада для лёгких изотопов является β+ распад (с образованием изотопов азота)[6][7][8], а для тяжелых изотопов — β- распад (с образованием изотопов фтора).

Кислород-13[править | править исходный текст]

Кислород-13 — нестабильный изотоп кислорода, ядро которого состоит из 8 протонов и 5 нейтронов. Спин ядра 3/2, период полураспада 8,58 мс. Атомная масса 13,0248 а. е. м. Он превращается в 13N путем электронного захвата, с выделением энергии распада 17,765 МэВ.[9] Продукт распада Фтора-14[10]. Был впервые получен Резерфордом при бомбардировке ядер азота альфа-частицами.

Кислород-15[править | править исходный текст]

Изотоп 15O используется в позитронно-эмиссионной томографии, но гораздо реже, чем 18F или 11С. Это объясняется слишком коротким периодом полураспада 15O. Ядро 15O состоит из 8 протонов, 7 нейтронов, атомная масса 15.0030654 а. е. м. Период полураспада — 122 секунды[11].

Таблица изотопов[править | править исходный текст]

Символ Z(p) N(n)  
Масса изотопа (u)
 
Период полураспада Спин изотопный состав
(мольная доля)
Диапазон природных
изменений (мольная доля)
энергия
12O 8 4 12.034405(20) 580(30)*10−24 с [0.40(25) MeV] 0+
13O 8 5 13.024812(10) 8.58(5) мс (3/2-)
14O 8 6 14.00859625(12) 70.598(18) с 0+
15O 8 7 15.0030656(5) 122.24(16) с 1/2-
16O 8 8 15.99491461956(16) Стабильный 0+ 0.99757(16) 0.99738-0.99776
17O 8 9 16.99913170(12) Стабильный 5/2+ 0.00038(1) 0.00037-0.00040
18O 8 10 17.9991610(7) Стабильный 0+ 0.00205(14) 0.00188-0.00222
19O 8 11 19.003580(3) 26.464(9) с 5/2+
20O 8 12 20.0040767(12) 13.51(5) с 0+
21O 8 13 21.008656(13) 3.42(10) с (1/2,3/2,5/2)+
22O 8 14 22.00997(6) 2.25(15) с 0+
23O 8 15 23.01569(13) 82(37) мс 1/2+#
24O 8 16 24.02047(25) 65(5) мс 0+
  • Значения, помеченные решёткой (#), получены не из одних лишь экспериментальных данных, а (хотя бы частично) оценены из систематических трендов у соседних нуклидов (с такими же соотношениями Z и N). Неточно определённые значения спина и/или его чётности заключены в скобки.
  • Погрешность приводится в виде числа в скобках, выраженного в единицах последней значащей цифры, означает одно стандартное отклонение (за исключением распространённости и стандартной атомной массы изотопа по данным ИЮПАК, для которых используется более сложное определение погрешности). Примеры: 29770,6(5) означает 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) означает 21,48 ± 0,15; −2200,2(18) означает −2200,2 ± 1,8.

См. также[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]


Изотопы азота • Периодическая таблица по изотопам элементов • Изотопы фтора