Изотопы азота

Изотопы азота ( _7Н )
б − α <0,01%	12 С
Стандартный атомный вес А р °(Н)
	[ 14.006 43 , 14.007 28 ] ; 14,007 ± 0,001 ( сокращенно ) ;
	вид ; разговаривать ; редактировать ;

Природный азот ( ₇ N) состоит из двух стабильных изотопов : подавляющее большинство (99,6%) встречающегося в природе азота представляет собой азот-14 , а остальная часть — азот-15 . тринадцать радиоизотопов Также известны с атомной массой от 9 до 23, а также три ядерных изомера . Все эти радиоизотопы короткоживущие, самым долгоживущим из которых является азот-13 с периодом полураспада 9,965(4) мин . Все остальные имеют период полураспада менее 7,15 секунды, причем у большинства из них он составляет менее 620 миллисекунд. Большинство изотопов с атомными массовыми числами ниже 14 распадаются на изотопы углерода , тогда как большинство изотопов с массами выше 15 распадаются на изотопы кислорода . Самым короткоживущим известным изотопом является азот-10 с периодом полураспада 143 (36) йоктосекунд , хотя период полураспада азота-9 точно не измерен.

Список изотопов

Нуклид ^{[ н 1 ]}	С	Н	Изотопная масса ( Да ) ^{[ 3 ]} ^{[ н 2 ]}^{[ н 3 ]}	Период полураспада ^{[ 4 ]} [ ширина резонанса ]	Разлагаться режим ^{[ 4 ]} ^{[ н 4 ]}	Дочь изотоп ^{[ n 5 ]}	Спин и паритет ^{[ 4 ]} ^{[ n 6 ]}^{[ n 7 ]}	Природное изобилие (молярная доля)
Нуклид ^{[ н 1 ]}	Энергия возбуждения			Период полураспада ^{[ 4 ]} [ ширина резонанса ]	Разлагаться режим ^{[ 4 ]} ^{[ н 4 ]}	Дочь изотоп ^{[ n 5 ]}	Спин и паритет ^{[ 4 ]} ^{[ n 6 ]}^{[ n 7 ]}	Нормальная пропорция ^{[ 4 ]}	Диапазон вариаций
⁹ Н ^{[ 5 ]}	7	2		<1 как ^{[ 5 ]}	5 пенсов ^{[ н 8 ]}	⁴ Он
¹⁰ Н	7	3	10.041 65 (43)	143(36) лет	п ? ^{[ n 9 ]}	⁹ С ?	1−, 2−
¹¹ Н	7	4	11.026 158 (5)	585(7) лет [ 780,0(9,3) кэВ ]	п	¹⁰ С	1/2+
^{11 м} Н	740(60) кэВ			690(80) лет	п		1/2−
¹² Н	7	5	12.018 6132 (11)	11.000(16) мс	б ⁺ ( 98.07(4)% )	¹² С	1+
¹² Н	7	5	12.018 6132 (11)	11.000(16) мс	б ⁺а ( 1,93(4)% )	⁸ Быть ^{[ n 10 ]}	1+
¹³ Н ^{[ n 11 ]}	7	6	13.005 738 61 (29)	9,965(4) мин.	б ⁺	¹³ С	1/2−
¹⁴ Н ^{[ n 12 ]}	7	7	14.003 074 004 251 (241)	Стабильный			1+	[ 0.995 78 , 0.996 63 ] ^{[ 6 ]}
^{14 м} Н	2 312 .590(10) кэВ				ЭТО	¹⁴ Н	0+
¹⁵ Н	7	8	15.000 108 898 266 (625)	Стабильный			1/2−	[ 0.003 37 , 0.004 22 ] ^{[ 6 ]}
¹⁶ Н	7	9	16.006 1019 (25)	7,13(2) с	б ⁻ ( 99.998 46 (5)% )	¹⁶ ТО	2−
¹⁶ Н	7	9	16.006 1019 (25)	7,13(2) с	б ⁻а ( 0,001 54 (5)% )	¹² С	2−
^{16 м} Н	120,42(12) кэВ			5,25(6) мкс	ИТ ( 99,999 611 (25)% )	¹⁶ Н	0−
^{16 м} Н	120,42(12) кэВ			5,25(6) мкс	б ⁻ ( 0.000 389 (25)% )	¹⁶ ТО	0−
¹⁷Н	7	10	17.008 449 (16)	4,173(4) с	б ⁻п ( 95,1(7)% )	¹⁶ ТО	1/2−
					б ⁻ ( 4.9(7)% )	¹⁷ ТО
					б ⁻а ( 0,0025(4)% )	¹³ С
¹⁸ Н	7	11	18.014 078 (20)	619,2(1,9) мс	б ⁻ ( 80.8(1.6)% )	¹⁸ ТО	1−
					б ⁻а ( 12,2(6)% )	¹⁴ С
					б ⁻п ( 7,0(1,5)% )	¹⁷ ТО
					б ⁻2н? ^{[ n 9 ]}	¹⁶ ТО ?
¹⁹ Н	7	12	19.017 022 (18)	336(3) мс	б ⁻ ( 58.2(9)% )	¹⁹ ТО	1/2−
¹⁹ Н	7	12	19.017 022 (18)	336(3) мс	б ⁻п ( 41,8(9)% )	¹⁸ ТО	1/2−
²⁰ Н	7	13	20.023 370 (80)	136(3) мс	б ⁻ ( 57.1(1.4)% )	²⁰ ТО	(2−)
					б ⁻п ( 42,9(1,4)% )	¹⁹ ТО
					б ⁻2н? ^{[ n 9 ]}	¹⁸ ТО ?
²¹ Н	7	14	21.027 09 (14)	85(5) мс	б ⁻п ( 87(3)% )	²⁰ ТО	(1/2−)
					б ⁻ ( 13(3)% )	²¹ ТО
					б ⁻2н? ^{[ n 9 ]}	¹⁹ ТО ?
²² Н	7	15	22.034 10 (22)	23(3) мс	б ⁻ ( 54.0(4.2)% )	²² ТО	0−#
					б ⁻п ( 34(3)% )	²¹ ТО
					б ⁻2n ( 12(3)% )	²⁰ ТО
²³ Н ^{[ n 13 ]}	7	16	23.039 42 (45)	13,9(1,4) мс	б ⁻ (> 46,6(7,2)% )	²³ ТО	1/2−#
					б ⁻п ( 42(6)% )	²² ТО
					б ⁻2n ( 8(4)% )	²¹ ТО
					б ⁻3н (< 3,4% )	²⁰ ТО
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы: вид

^ ^мN – Возбужденный ядерный изомер .
^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).
^ Режимы распада:

ЭТО: Изомерный переход

н: Нейтронная эмиссия

п: Протонная эмиссия
^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
^ # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).
^ Распад за счет испускания протонов до ⁸
С
, который сразу же испускает два протона, образуя ⁶
Быть
, который, в свою очередь, испускает два протона, образуя стабильный ⁴
Он
^{[ 5 ]}
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Показанный режим распада энергетически разрешен, но экспериментально не наблюдался в этом нуклиде.
^ Сразу распадается на две альфа-частицы с итоговой реакцией ¹²Н → 3 ⁴Это + е ⁺.
^ Используется в позитронно-эмиссионной томографии.
^ Одно из немногих стабильных нечетно-нечетных ядер.
^ Самый тяжелый изотоп азота, связанный с частицами, см. Ядерную капельную линию.

Азот-13

Азот-13 и кислород-15 образуются в атмосфере, когда гамма-лучи (например, от молнии ) выбивают нейтроны из азота-14 и кислорода-16:

¹⁴Н + γ → ¹³Н + Н

¹⁶О + γ → ¹⁵О+Н

Образовавшийся в результате азот-13 распадается с периодом полураспада 9,965(4) мин до углерода-13, испуская позитрон . Позитрон быстро аннигилирует с электроном, образуя два гамма-луча с энергией около 511 кэВ . После удара молнии это гамма-излучение затухает с периодом полураспада в десять минут, но эти низкоэнергетические гамма-лучи в среднем проходят по воздуху всего около 90 метров, поэтому их можно обнаружить только в течение минуты или около того, поскольку "облако" из ¹³Н и ¹⁵О плывет, уносимый ветром. ^{[ 7 ]}

Азот-14

Азот-14 — один из двух стабильных ( нерадиоактивных ) изотопов химического элемента азота , составляющего около 99,636% природного азота.

Азот-14 — один из очень немногих стабильных нуклидов, имеющих как нечетное число протонов, так и нейтронов (по семь каждый), и единственный, который составляет большую часть своего элемента. Каждый протон или нейтрон вносит вклад в ядерный спин плюс или минус 1/2 , что дает ядру общий магнитный спин , равный единице.

Считается , что первоначальным источником азота-14 и азота-15 во Вселенной является звездный нуклеосинтез , где они производятся в рамках цикла CNO .

Азот-14 является источником встречающегося в природе радиоактивного углерода-14 . Некоторые виды космического излучения вызывают ядерную реакцию с азотом-14 в верхних слоях атмосферы Земли, образуя углерод-14, который распадается обратно на азот-14 с периодом 5700 полураспада (30) лет .

Азот-15

редкий стабильный изотоп азота . Азот-15 — Двумя источниками азота-15 являются позитронная эмиссия кислорода -15. ^{[ 8 ]} и бета-распад углерода -15 . Азот-15 имеет одно из самых низких сечений захвата тепловых нейтронов среди всех изотопов. ^{[ 9 ]}

Азот-15 часто используется в ЯМР ( ЯМР-спектроскопия азота-15 ). В отличие от более распространенного азота-14, который имеет целочисленный ядерный спин и, следовательно, квадрупольный момент , ¹⁵N имеет дробный ядерный спин, равный половине, что дает преимущества для ЯМР, такие как более узкая ширина линии.

Отслеживание азота-15 — это метод, используемый для изучения азотного цикла .

Азот-16

Радиоизотоп ¹⁶N является преобладающим радионуклидом в теплоносителе водо-водяных реакторов или реакторов с кипящей водой при нормальной эксплуатации. Он производится из ¹⁶O (в воде) посредством реакции (n,p) , в которой ¹⁶Атом О захватывает нейтрон и выбрасывает протон. Он имеет короткий период полураспада около 7,1 с. ^{[ 4 ]} но его распад возвращается к ¹⁶ высокой энергии O производит гамма-излучение (от 5 до 7 МэВ). ^{[ 4 ]}^{[ 10 ]} По этой причине доступ к трубопроводу первого контура теплоносителя в реакторе с водой под давлением должен быть ограничен во время работы реактора на мощности. ^{[ 10 ]} Это чувствительный и немедленный индикатор утечек из системы теплоносителя первого контура во вторичный паровой цикл, а также основное средство обнаружения таких утечек. ^{[ 10 ]}

Изотопные подписи

Ссылки

^ «Стандартные атомные массы: азот» . ЦИАВ . 2009.
^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .
^ Ван, Мэн; Хуанг, WJ; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки *». Китайская физика C . 45 (3): 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Чо, Адриан (25 сентября 2023 г.). «Мимолетная форма азота расширяет ядерную теорию до предела» . Science.org . Проверено 27 сентября 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Атомный вес азота | Комиссия по изотопному содержанию и атомному весу» . ciaaw.org . Проверено 26 февраля 2022 г.
^ Теруаки Иното; и др. (23 ноября 2017 г.). «Фотоядерные реакции, вызванные разрядом молнии». Природа . 551 (7681): 481–484. arXiv : 1711.08044 . Бибкод : 2017Natur.551..481E . дои : 10.1038/nature24630 . ПМИД 29168803 . S2CID 4388159 .
^ Справочник CRC по химии и физике (64-е изд.). 1983–1984. п. Б-234.
^ «Извлечение и отображение файла оцененных ядерных данных (ENDF)» . Национальный центр ядерных данных.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Нееб, Карл Хайнц (1997). Радиохимия атомных электростанций с легководными реакторами . Берлин-Нью-Йорк: Вальтер де Грюйтер. п. 227. ИСБН 978-3-11-013242-7 . Архивировано из оригинала 05 февраля 2016 г. Проверено 20 декабря 2015 г.

[3] мN – Возбужденный ядерный изомер .

[5] ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.

[TMS-6] # - Атомная масса, отмеченная #: значение и неопределенность получены не на основе чисто экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе трендов поверхности массы (TMS).

[8] Режимы распада:

ЭТО: Изомерный переход

н: Нейтронная эмиссия

п: Протонная эмиссия

[9] Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.

[10] ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.

[TNN-11] # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).

[13] Распад за счет испускания протонов до ⁸
С
, который сразу же испускает два протона, образуя ⁶
Быть
, который, в свою очередь, испускает два протона, образуя стабильный ⁴
Он
^{[ 5 ]}

[decay_mode_1-14] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Показанный режим распада энергетически разрешен, но экспериментально не наблюдался в этом нуклиде.

[15] Сразу распадается на две альфа-частицы с итоговой реакцией ¹²Н → 3 ⁴Это + е ⁺.

[16] Используется в позитронно-эмиссионной томографии.

[17] Одно из немногих стабильных нечетно-нечетных ядер.

[19] Самый тяжелый изотоп азота, связанный с частицами, см. Ядерную капельную линию.

[1] «Стандартные атомные массы: азот» . ЦИАВ . 2009.

[CIAAW2021-2] Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .

[AME2020_II-4] Ван, Мэн; Хуанг, WJ; Кондев, ФГ; Ауди, Г.; Наими, С. (2021). «Оценка атомной массы AME 2020 (II). Таблицы, графики и ссылки *». Китайская физика C . 45 (3): 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .

[NUBASE2020-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .

[N9sci-12] Jump up to: ^а ^б ^с Чо, Адриан (25 сентября 2023 г.). «Мимолетная форма азота расширяет ядерную теорию до предела» . Science.org . Проверено 27 сентября 2023 г.

[Atomic_Weight_of_Nitrogen-18] Jump up to: ^а ^б «Атомный вес азота | Комиссия по изотопному содержанию и атомному весу» . ciaaw.org . Проверено 26 февраля 2022 г.

[20] Теруаки Иното; и др. (23 ноября 2017 г.). «Фотоядерные реакции, вызванные разрядом молнии». Природа . 551 (7681): 481–484. arXiv : 1711.08044 . Бибкод : 2017Natur.551..481E . дои : 10.1038/nature24630 . ПМИД 29168803 . S2CID 4388159 .

[21] Справочник CRC по химии и физике (64-е изд.). 1983–1984. п. Б-234.

[22] «Извлечение и отображение файла оцененных ядерных данных (ENDF)» . Национальный центр ядерных данных.

[Neeb-23] Jump up to: ^а ^б ^с Нееб, Карл Хайнц (1997). Радиохимия атомных электростанций с легководными реакторами . Берлин-Нью-Йорк: Вальтер де Грюйтер. п. 227. ИСБН 978-3-11-013242-7 . Архивировано из оригинала 05 февраля 2016 г. Проверено 20 декабря 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ н 1 ]

[ 3 ]

[ н 2 ]

[ н 3 ]

[ 4 ]

[ н 4 ]

[ n 5 ]

[ n 6 ]

[ n 7 ]

[ 5 ]

[ н 8 ]

[ n 9 ]

[ n 10 ]

[ n 11 ]

[ n 12 ]

[ 6 ]

[ n 13 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]