✖


Jump to content

Изотопы кислорода

(Перенаправлено с Кислород-15 )
Изотопы кислорода ​  ( 8 О)
Основные изотопы Разлагаться
abun­dance период полураспада ( т 1/2 ) режим pro­duct
15 ТО след 122,266 с б + 100% 15 Н
16 ТО 99.8% стабильный
17 ТО 0.0380% стабильный
18 ТО 0.205% стабильный
Стандартный атомный вес А р °(О)

Известны три стабильных ( 8 изотопа кислорода O ) : 16
ТО
, 17
ТО
, и 18
ТО
.

Радиоактивные изотопы от 11
ТО
к 28
ТО
также были охарактеризованы, все они недолговечны. Самый долгоживущий радиоизотоп – 15
ТО
с периодом 122,266 полураспада (43) с , а самым короткоживущим изотопом является несвязанный 11
ТО
с периодом полураспада 198 (12) йоктосекунд , хотя периоды полураспада для несвязанных тяжелых изотопов не измерялись. 27
ТО
и 28
ТО
. [3]

Список изотопов [ править ]

Нуклид
[n 1] 		С Н Изотопная масса ( Да ) [4]
[n 2] 		Период полураспада [5]

[ ширина резонанса ] 		Разлагаться
режим [5]
[n 3] 		Дочь
изотоп
[n 4] 		Спин и
паритет [5]
[n 5] [№ 6] 		Природное изобилие (молярная доля)
Энергия возбуждения Нормальная пропорция [5] Диапазон вариаций
11
ТО
[6] 		8 3 11.051 25 (6) 198(12) лет
[ 2,31(14) МэВ ] 		2р 9
С
(3/2−)
12
ТО
8 4 12.034 368 (13) 8,9(3,3) зс 2р 10
С
0+
13
ТО
8 5 13.024 815 (10) 8,58(5) мс б + ( 89.1(2)% ) 13
Н
(3/2−)
б + р ( 10,9(2)% ) 12
С
б + р,α (< 0,1% ) 2 4
Он
[7]
14
ТО
8 6 14.008 596 706 (27) 70,621(11) с б + 14
Н
0+
15
ТО
[n 7] 		8 7 15.003 0656 (5) 122,266(43) с б + 15
Н
1/2− След [8]
16
ТО
[№ 8] 		8 8 15.994 914 619 257 (319) Стабильный 0+ [ 0.997 38 , 0.997 76 ] [9]
17
ТО
[n 9] 		8 9 16.999 131 755 953 (692) Стабильный 5/2+ [ 0.000 367 , 0.000 400 ] [9]
18
ТО
[№ 8] [№ 10] 		8 10 17.999 159 612 136 (690) Стабильный 0+ [ 0.001 87 , 0.002 22 ] [9]
19
ТО
8 11 19.003 5780 (28) 26,470(6) с б − 19
Ф
5/2+
20
ТО
8 12 20.004 0754 (9) 13,51(5) с б − 20
Ф
0+
21
ТО
8 13 21.008 655 (13) 3,42(10) с б − 21
Ф
(5/2+)
б − н? [№ 11] 20
Ф
 ?
22
ТО
8 14 22.009 97 (6) 2,25(9) с б − (> 78% ) 22
Ф
0+
б − п (< 22% ) 21
Ф
23
ТО
8 15 23.015 70 (13) 97(8) мс б − ( 93(2)% ) 23
Ф
1/2+
б − п ( 7(2)% ) 22
Ф
24
ТО
[№ 12] 		8 16 24.019 86 (18) 77,4(4,5) мс б − ( 57(4)% ) 24
Ф
0+
б − п ( 43(4)% ) 23
Ф
25
ТО
8 17 25.029 34 (18) 5.18(35) зс н 24
ТО
3/2+ #
26
ТО
8 18 26.037 21 (18) 4,2(3,3) пс 2н 24
ТО
0+
27
ТО
[3] 		8 19 ≥ 2,5 зз н 26
ТО
(3/2+, 7/2−)
28
ТО
[3] 		8 20 ≥ 650 лет 2н 26
ТО
0+
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы:
  1. ^ м О – Возбужденный ядерный изомер .
  2. ^ ( ) – Неопределенность (1 σ ) указывается в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
  3. ^ Режимы распада:
    н: Нейтронная эмиссия
    п: Протонная эмиссия
  4. ^ Жирный символ в виде дочернего продукта — дочерний продукт стабилен.
  5. ^ ( ) значение вращения — указывает на вращение со слабыми аргументами присваивания.
  6. ^ # - Значения, отмеченные #, получены не только на основе экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично на основе тенденций соседних нуклидов (TNN).
  7. ^ Промежуточный продукт CNO-I в звездном нуклеосинтезе как часть процесса получения гелия из водорода.
  8. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Соотношение между 16
    ТО
    и 18
    ТО
    используется для определения древних температур .
  9. ^ Может использоваться в ЯМР-исследованиях метаболических путей.
  10. ^ Может использоваться при изучении определенных метаболических путей.
  11. ^ Показанный режим распада энергетически разрешен, но экспериментально не наблюдался в этом нуклиде.
  12. ^ Самый тяжелый изотоп кислорода, связанный с частицами, см. Ядерную капельную линию.

изотопы Стабильные ​ ​

В конце жизни массивной звезды, 16
ТО
концентрируется в N-оболочке, 17
ТО
в H-оболочке и 18
ТО
в He-оболочке.

Природный кислород состоит из трех стабильных изотопов . 16
ТО
, 17
ТО
, и 18
ТО
, с 16
ТО
является самым многочисленным (99,762% естественной численности ). В зависимости от земного источника стандартный атомный вес варьируется в пределах [ 15,999 03 , 15,999 77 ] ( условное значение — 15,999).

16
ТО
имеет высокое относительное и абсолютное содержание, поскольку является основным продуктом звездной эволюции и первичным изотопом, что означает, что он может образовываться звездами , которые изначально состояли только из водорода . [10] Большинство 16
ТО
синтезируется ; в конце гелия в звездах процесса синтеза процесс тройной альфа создает 12
С
, который фиксирует дополнительный 4
Он
ядро для производства 16
ТО
. Процесс горения неона создает дополнительные 16
ТО
. [10]

Оба 17
ТО
и 18
ТО
являются вторичными изотопами, то есть для их синтеза требуются зародышевые ядра. 17
ТО
в основном производится путем сжигания водорода в гелий в цикле CNO , что делает его распространенным изотопом в зонах горения водорода звезд. [10] Большинство 18
ТО
производится, когда 14
Н
(появившийся в изобилии в результате сжигания CNO) захватывает 4
Он
ядро, становясь 18
Ф
. Эта быстро (период полураспада около 110 минут) бета распадается на 18
ТО
делая этот изотоп обычным явлением в богатых гелием зонах звезд. [10] Около 10 9 Кельвин необходим для превращения кислорода в серу . [11]

Атомная масса 16 была присвоена кислороду до определения единой единицы атомной массы на основе 12
С
. [12] Поскольку физики ссылались на 16
ТО
только, хотя химики имели в виду естественную смесь изотопов, это привело к несколько иным масштабам масс.

различных Применение изотопов ​

Измерения 18 Т/ 16 Отношения O часто используются для интерпретации изменений палеоклимата . Кислород в земном воздухе составляет 99,759%. 16
ТО
, 0.037% 17
ТО
и 0,204% 18
ТО
. [13] Молекулы воды с более легким изотопом несколько чаще испаряются и реже выпадают в виде осадков . [14] поэтому пресная вода и полярный лед Земли имеют немного меньше ( 0,1981% ) 18
ТО
чем воздух ( 0,204% ) или морская вода ( 0,1995% ). Это несоответствие позволяет анализировать температурные закономерности с помощью исторических ледяных кернов .

Твердые пробы (органические и неорганические) на определение изотопных соотношений кислорода обычно хранят в серебряных чашках и измеряют методами пиролиза и масс-спектрометрии . [15] Исследователям необходимо избегать неправильного или длительного хранения образцов для обеспечения точных измерений. [15]

Поскольку природный кислород в основном 16
O , образцы, обогащенные другими стабильными изотопами, могут быть использованы для мечения изотопов . Например, в экспериментах по изотопному отслеживанию было доказано, что кислород, выделяющийся при фотосинтезе , образуется из H 2 O , а не из также потребляемого CO 2 . Кислород, содержащийся в CO 2 , в свою очередь используется для восполнения сахаров, образующихся в результате фотосинтеза.

В тяжеловодных реакторах замедлитель нейтронов предпочтительно должен быть с низким содержанием энергии. 17
О и 18
O из-за их более высокого сечения поглощения нейтронов по сравнению с 16
О. ​Хотя этот эффект также можно наблюдать в легководных реакторах , обычный водород ( протий ) имеет более высокое сечение поглощения, чем любой стабильный изотоп кислорода, а его числовая плотность в воде в два раза выше, чем у кислорода, так что эффект пренебрежимо мал. Поскольку некоторые методы разделения изотопов обогащают не только более тяжелые изотопы водорода, но и более тяжелые изотопы кислорода при производстве тяжелой воды , концентрация 17
О и 18
О может быть значительно выше. Кроме того, 17
О (n,α) 14
Реакция C является еще одним нежелательным результатом повышенной концентрации более тяжелых изотопов кислорода. Поэтому установки, удаляющие тритий из тяжелой воды, используемой в ядерных реакторах, часто также удаляют или, по крайней мере, уменьшают количество более тяжелых изотопов кислорода.

Изотопы кислорода также используются для отслеживания состава и температуры океана, из которого происходят морепродукты . [16]

Радиоизотопы [ править ]

тринадцать радиоизотопов Охарактеризовано ; наиболее стабильными являются 15
ТО
с периодом полураспада 122,266(43) с и 14
ТО
с периодом полураспада 70,621(11) с . Все остальные радиоизотопы имеют период полураспада менее 27 с , а у большинства период полураспада менее 0,1 с. Четыре самых тяжелых известных изотопа (до 28
ТО
) распад с испусканием нейтронов до 24
ТО
, период полураспада которого составляет 77,4(4,5) мс . Этот изотоп вместе с 28 Ne , были использованы в модели реакций в коре нейтронных звезд. [17] Наиболее распространенным типом распада изотопов, более легких, чем стабильные изотопы, является β. + распад до азота , и наиболее распространенным после него является β − распад до фтора .

Кислород-13 [ править ]

Кислород-13 — нестабильный изотоп , содержащий 8 протонов и 5 нейтронов. Он имеет спин 3/2- и период полураспада 8,58(5) мс . Его атомная масса составляет 13,024 815 (10) Да . Он распадается на азот-13 путем захвата электронов с энергией распада 17,770(10) МэВ . Его родительский нуклид — фтор-14 .

Кислород-14 [ править ]

Кислород-14 — второй по стабильности радиоизотоп. кислорода-14 Пучки ионов представляют интерес для исследователей ядер, богатых протонами; например, в одном из ранних экспериментов на Установке для пучков редких изотопов в Ист-Лансинге, штат Мичиган , использовался 14 O-луч для изучения бета-распад перехода этого изотопа в 14 Н. [18] [19]

Кислород-15 [ править ]

Кислород-15 — радиоизотоп, часто используемый в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Его можно использовать, среди прочего, в воде для ПЭТ- визуализации перфузии миокарда и для визуализации мозга . [20] [21] Он имеет атомную массу 15,0030656 и (5) период полураспада 122,266 (43) с . Его получают путем дейтронами бомбардировки азота-14 с помощью циклотрона . [22]

14
Н
+ 2
ЧАС
→ 15
ТО
+ н

Кислород-15 и азот-13 образуются в воздухе, когда гамма-лучи (например, от молнии ) выбивают нейтроны из атмосферы. 16 О и 14 Н: [23]

16
ТО
+ с → 15
ТО
+ н
14
Н
+ с → 13
Н
+ н

15
ТО
распадается на 15
Н
, 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 2 минуты, но эти низкоэнергетические гамма-лучи проходят в среднем всего около 90 метров по воздуху. Вместе с лучами, испускаемыми позитронами азота-13, их можно обнаружить лишь в течение минуты или около того, поскольку «облако» 15
ТО
и 13
Н
плывет, несущийся ветром. [8]

Кислород-20 [ править ]

Кислород-20 имеет период полураспада 13,51 ± 0,05 с и распадается на β. − распадаться на 20 F. Это одна из известных частиц, выбрасываемых при распаде кластера , испускаемая при распаде 228 Th со степенью ветвления около (1,13 ± 0,22) × 10 −13 . [24]

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Стандартные атомные массы: кислород» . ЦИАВ . 2009.
  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 .
  3. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Кондо, Ю.; Ачури, Нидерланды; Фалу, Х. Ал; и др. (30 августа 2023 г.). «Первое наблюдение 28О» . Природа . 620 (7976). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 965–970. Бибкод : 2023Natur.620..965K . дои : 10.1038/s41586-023-06352-6 . ISSN   0028-0836 . ПМЦ   10630140 . PMID   37648757 .
  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 .
  5. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д 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 .
  6. ^ Уэбб, ТБ; и др. (2019). «Первое наблюдение несвязанного 11 О, зеркало ядра гало 11 Li». Physical Review Letters . 122 (12): 122501–1–122501–7. arXiv : 1812.08880 . Бибкод : 2019PhRvL.122l2501W . doi : /PhysRevLett.122.122501 . PMID   30978 039 .S2CID 84841752   10.1103 .
  7. ^ Палея, Амея (5 сентября 2023 г.). «Ученые наблюдают распад ядра на четыре частицы» . Интересный инжиниринг.com . Проверено 29 сентября 2023 г.
  8. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б 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 .
  9. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с «Атомный вес кислорода | Комиссия по изотопному содержанию и атомному весу» . ciaaw.org . Проверено 15 марта 2022 г.
  10. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Б. С. Мейер (19–21 сентября 2005 г.). «Нуклеосинтез и галактическая химическая эволюция изотопов кислорода» (PDF) . Труды Программы космохимии НАСА и Лунного и Планетарного института . Рабочая группа по кислороду в древней Солнечной системе . Гатлинбург, Теннесси. 9022.
  11. ^ Эмсли 2001 , с. 297.
  12. ^ Паркс и Меллор 1939 , Глава VI, Раздел 7.
  13. ^ Кук и Лауэр 1968 , с. 500.
  14. ^ Дансгаард, W (1964). «Стабильные изотопы в осадках» (PDF) . Теллус . 16 (4): 436–468. Бибкод : 1964Tell...16..436D . дои : 10.1111/j.2153-3490.1964.tb00181.x .
  15. ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Цанг, Мань-Инь; Яо, Вэйци; Це, Кевин (2020). Ким, Иль-Нам (ред.). «Окисленные серебряные чашки могут исказить результаты определения изотопов кислорода в небольших образцах» . Экспериментальные результаты . 1 : е12. дои : 10.1017/exp.2020.15 . ISSN   2516-712X .
  16. ^ Мартино, Жасмин К.; Труман, Клайв Н.; Мазумдер, Дебашиш; Кроуфорд, Ягода; Даблдэй, Зои А. (12 сентября 2022 г.). «Использование «химического снятия отпечатков пальцев» для борьбы с мошенничеством с морепродуктами и незаконным выловом рыбы» . Рыба и рыболовство . 23 (6). Phys.org : 1455–1468. дои : 10.1111/faf.12703 . S2CID   252173914 . Архивировано из оригинала 13 сентября 2022 года . Проверено 13 сентября 2022 г. {{cite journal}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )
  17. ^ Берри, ДК; Горовиц, CJ (апрель 2008 г.). «Слияние нейтронно-богатых изотопов кислорода в коре аккрецирующих нейтронных звезд» . Физический обзор C . 77 (4): 045807. arXiv : 0710.5714 . Бибкод : 2008PhRvC..77d5807H . дои : 10.1103/PhysRevC.77.045807 . S2CID   118639621 .
  18. ^ «APS - Совещание Отделения ядерной физики APS, осень 2022 г. - Мероприятие - Производство пучков кислорода-14 при энергии 5 и 15 МэВ / единица с помощью спектрометра MARS» . Бюллетень Американского физического общества . 67 (17). Американское физическое общество.
  19. ^ Энергетика, Министерство энергетики США. «Исследователи разрабатывают новый метод изучения ядерных реакций на короткоживущих изотопах, участвующих во взрывах звезд» . физ.орг . Проверено 16 декабря 2023 г.
  20. ^ Ришплер, Кристоф; Хигучи, Такахиро; Неколла, Стефан Г. (22 ноября 2014 г.). «Текущий и будущий статус ПЭТ-индикаторов перфузии миокарда». Текущие отчеты о сердечно-сосудистой визуализации . 8 (1): 333–343. дои : 10.1007/s12410-014-9303-z . S2CID   72703962 .
  21. ^ Ким, Э. Эдмунд; Ли, Мён Чхоль; Иноуэ, Томио; Вонг, Вай-Хой (2012). Клиническая ПЭТ и ПЭТ/КТ: принципы и применение . Спрингер. п. 182. ИСБН  9781441908025 .
  22. ^ «Производство ПЭТ-радионуклидов» . Больница Остина, Здоровье Остина. Архивировано из оригинала 15 января 2013 года . Проверено 6 декабря 2012 г.
  23. ^ Тиммер, Джон (25 ноября 2017 г.). «Удары молний оставляют после себя радиоактивное облако» . Арс Техника .
  24. ^ Бонетти, Р.; Гульельметти, А. (2007). «Кластерная радиоактивность: обзор через двадцать лет» (PDF) . Румынские доклады по физике . 59 : 301–310. Архивировано из оригинала (PDF) 19 сентября 2016 года.
  • Кук, Герхард А.; Лауэр, Кэрол М. (1968). «Кислород». В Клиффорде А. Хэмпеле (ред.). Энциклопедия химических элементов . Нью-Йорк: Книжная корпорация Рейнхолда. стр. 499–512 . LCCN   68-29938 .
  • Эмсли, Джон (2001). «Кислород» . Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от А до Я. Оксфорд, Англия, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. стр. 297–304 . ISBN  978-0-19-850340-8 .
  • Паркс, Джорджия; Меллор, JW (1939). Современная неорганическая химия Меллора (6-е изд.). Лондон: Лонгманс, Грин и Ко.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Isotopes_of_oxygen&oldid=1230862715#Oxygen-15"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6d340085714c38cb327cda3f227bd64b__1719275940
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6d/4b/6d340085714c38cb327cda3f227bd64b.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Isotopes of oxygen - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)