Изотопы азота - Isotopes of nitrogen


Из Википедии, свободной энциклопедии
Основные изотопы азота  ( 7 Н)
Изотоп распадаться
изобилие Период полураспада ( т 1/2 ) Режим товар
13 Н син 9.965 мин ε 13 С
14 Н 99,6% стабильный
15 Н 0,4% стабильный
Стандартный атомный вес г, стандартный (N)
  • [ 14,006 4314,007 28 ]
  • Обычные: 14,007

Природный азот ( 7 Н) состоит из двух стабильных изотопов , азот-14 , что составляет подавляющее большинство природного азота и азота-15 , который является менее распространенным. Четырнадцать радиоактивные изотопы ( радиоизотопы ) были также найдены до сих пор, с атомными массами в диапазоне от 10 до 25, и один ядерного изомера , 11m N. Всех этих радиоизотопов недолговечны, с самым длинным сроком один из которых азот-13 с полураспада от 9.965 минут. Все остальные имеют период полураспада ниже 7,15 секунды, при этом большинство из них находится ниже пяти восьмых долей секунды. Большинство изотопов с атомными номерами массовых ниже 14 до распада изотопов углерода , тогда как большинство из изотопов с массами выше 15 распада изотопов с кислородом . Кратчайшего жил известный изотоп представляет собой азот-10, с периодом полураспада около 200 yoctoseconds .

Природные изотопы

Азот-14

Азот-14 является одним из двух стабильных (не- радиоактивных ) изотопов в химическом элементе азоте , который составляет около 99,636% природного азота.

Азот-14 является одним из очень немногих стабильных нуклидов с обеими нечетным числом протонов и нейтронов (семь) , и каждый является единственным , чтобы компенсировать большую часть своего элемента. Каждый из протона или нейтрона вносит спин ядра плюс или минус спина 1/2 , давая ядро общего магнитного вращение одного.

Как и все элементы тяжелее лития , исходного источника азота-14 и азота-15 в Вселенной , как полагают, звездный нуклеосинтез , где они произведены в рамках цикла углерод-азот-кислород .

Азот-14 является источником природного происхождения, радиоактивных, углерод-14 . Некоторые виды космической радиации вызывают ядерную реакцию с азотом-14 в верхних слоях атмосферы Земли, создавая углерод-14, который распадается обратно в азот-14 с периодом полураспада от 5730 ± 40 лет.

Азот-15

Азот-15 является редким стабильным изотопом из азота . Два источника азота-15 , являются позитронно - эмиссионной из кислорода-15 и бета - распад из углерода-15 . Азот-15 представляет один из самых низких тепловых нейтронов сечений захвата всех изотопов.

Азот-15 часто используется в ЯМР ( азот-15 ЯМР - спектроскопии ). В отличии от более обильного азота-14, который имеет целочисленный ядерный спин и , таким образом квадрупольный момент , 15 Н имеет дробный ядерный спин одной половины, которая предлагает преимущество для ЯМР , таких как более узкая ширина линии.

Трассировка Азот-15 представляет собой метод , используемый для изучения азотного цикла .

Азот-13

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

14 N + γ → 13 Н + п
16 O + γ → 15 O + п

Азот-13 распадается с периодом полураспада десять минут к углероду-13, испуская позитрон . Позитронно быстро аннигилирует с электроном, производя два гамма - лучи около 511 кэВ. После того, как молния, это гамма - излучение затухает с периодом полураспада десять минут, но эти низкоэнергетического гамма - лучи проходят в среднем лишь около 90 метров по воздуху, так что они могут быть обнаружены только на минуту или около того , что и «облако» 13 Н и 15 O поплавков посредством, переносится ветром.

Изотопные подписи

Список изотопов

нуклидов
символ
Z ( р ) N ( п )  
изотопная масса (и)
 
период полураспада Режим (ы) распада дочери
изотоп (ы)
ядерный
спин и
четность
Представитель
изотопный
состав
(мольная доля)
Диапазон естественной
вариации
(мольная доля)
энергия возбуждения
10 Н 7 3 10,04165 (43) 200 (140) × 10 -24 с
[2,3 (16) МэВ]
п 9
С
(2-)
11 Н 7 4 11,02609 (5) 550 (20) × 10 -24 с
[1,58 (+ 75-52) МэВ]
п 10
С
1/2 +
11m N 740 (60) к 690 (80) × 10 -24 сек 1 / 2-
12 Н 7 5 12.0186132 (11) 11.000 (16) мс β + (96,5%) 12
С
1+
β + , α (3,5%) 8
Быть
13 Н 7 6 13.00573861 (29) 9,965 (4) мин β + 13
С
1 / 2-
14 Н 7 7 14,00307400446 (21) стабильный 1+ 0,99636 (20) 0.99579-0.99654
15 Н 7 8 +15,0001088989 (6) стабильный 1 / 2- 0,00364 (20) 0.00346-0.00421
16 Н 7 9 16.0061019 (25) 7.13 (2) S β - (99,99855%) 16
О
2-
β - , α (0,00145%) 12
С
16m N 120,42 (12) к 5.25 (6) мкс IT (99,9996%) 16
N
0-
β - (0,0004%) 16
О
17 Н 7 10 17.008449 (16) 4,173 (4) S β - , п (95,0%) 16
О
1 / 2-
β - (4,9975%) 17
О
β - , α (0,0025%) 13
С
18 Н 7 11 18.014078 (20) 619,2 (19) мс β - (80,8%) 18
О
1-
β - , α (12,2%) 14
С
β - , п (7.0%) 17
О
19 Н 7 12 19.017022 (18) 336 (3) мс β - (58,2%) 19
О
(1 / 2-)
β - , п (41,8%) 18
О
20 Н 7 13 20,02337 (8) 136 (3) мс β - (57,1%) 20 вывода
β - , п (42,9%) 19 вывода
21 Н 7 14 21,02709 (14) 84 (7) мс β - , п (90,5%) 20 вывода (1 / 2-)
β - (9,5%) 21 вывода
22 Н 7 15 22,03410 (22) 23 (3) мс β - (54%) 22 O 0- #
β - , N (34%) 21 вывода
β - , 2n (12%) 20 вывода
23 N 7 16 23,03942 (45) 13.9 (14) мс
[14.1 (+ 12-15) мс]
β - (50%) 23 O 1 / 2- #
β - , N (42%) 22 O
β - , 2n (8%) 21 вывода
24 Н 7 17 24,05039 (43) # <52 нс N 23 N
25 Н 7 18 25,06010 (54) # <260 нс 1 / 2- #
  1. ^ Жирный для стабильных изотопов.
  2. ^ Сразу же распадается на две альфачастиц для чистой реакции 12 N 3 →  4 Он + е + .
  3. ^ Используется в позитронно - эмиссионной томографии .

Заметки

  • Точность изотопных содержаний и атомная масса ограничена через вариации. Данные диапазоны должны быть применимы к любому нормальному земному материалу.
  • Значения, отмеченные # не чисто получены из экспериментальных данных, но, по крайней мере частично, от систематических тенденций. Спины с аргументами слабых присваиваний заключены в круглых скобках.
  • Погрешности приведены в краткой форме в скобках после соответствующих последних цифр. Значения неопределенности обозначают одно стандартного отклонение, кроме изотопного состава и стандартной атомной массы от ИЮПАКА, которые используют расширенную неопределенность.
  • Масс нуклидов определяются МСТПФ комиссией по символы, единицы, номенклатуры, атомных масс и фундаментальных констант (SUNAMCO).
  • Изотопные содержаний даются IUPAC Комиссии по изотопического состава и атомных весов (CIAAW).

Рекомендации