Interested Article - Изотопы кислорода

seraphina
  • 2020-01-25
  • 1

В конце жизни массивной звезды, 16 O сконцентрирован в кислородной оболочке, 17 O в H -оболочке и 18 O в He -оболочке

Изотопы кислорода — разновидности химического элемента кислорода с разным количеством нейтронов в атомном ядре . Известно 18 изотопов кислорода с массовыми числами от 11 до 28 (количество протонов 8, нейтронов от 3 до 20). Ядерные изомеры неизвестны.

Природный кислород состоит из смеси 3 стабильных изотопов:

Самый долгоживущий радиоактивный изотоп — 15 O, его период полураспада — 122,24 секунды.

Стабильные изотопы

Природный кислород состоит из трёх стабильных изотопов, 16 O , и 18 O , из них изотоп 16 O является наиболее распространенным изотопом кислорода, 17 O и 18 O являются вторичными изотопами .

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

Кислород-16

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

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

Кислород-17

17 O образуется в основном в ходе CNO цикла и находится преимущественно в зоне горения водорода .

Кислород-18

Большая часть 18 O образуется в реакции захвата изотопом ядер 4 Не с накоплением в гелиевой зоне звёзд . Для слияния двух ядер кислорода и образования ядра серы требуется температура в миллиард кельвин .

Используется при синтезе 18 F методом бомбардировки протонами мишеней с 18 O в ускорителях. Для этого природный кислород обогащают по 18 O до 95%. Разделение изотопов производится методом дистилляции и/или центрифугированием .

В атмосфере земли наблюдается повышенное содержание тяжелого изотопа 18 О по сравнению с содержанием в морской водой, данное явление называется эффектом Доула , он возникает из-за того, что для дыхания предпочтительно используется более лёгкий, а значит и более реакционноспособный, 16 O, что увеличивает относительный объём 18 O в атмосфере.

Радиоизотопы

Известны также искусственные изотопы кислорода в диапазоне массовых чисел от 11 до 28 . Наиболее стабильны 15 O с периодом полураспада 122,24 с и с периодом полураспада 70,606 с . Все остальные радиоактивные изотопы имеют периоды полураспада менее 27 с, большинство из них имеют периоды полураспада менее 83 миллисекунд . Например, имеет период полураспада 61 мс .

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

Кислород-13

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 13 N путём электронного захвата с выделением энергии распада 17,765 МэВ . Является продуктом распада фтора-14 . Был впервые получен Резерфордом при бомбардировке ядер азота альфа-частицами.

Кислород-15

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

Таблица изотопов

Символ
нуклида 		Z ( p ) N( n ) Масса изотопа
( а. е. м. ) 		Период
полураспада
(T 1/2 ) 		Канал распада Продукт распада Спин и чётность
ядра 		Распространённость
изотопа в природе 		Диапазон изменения изотопной распространённости в природе
Энергия возбуждения
11 O 8 3 11,051250(60) (1,98 ± (22))⋅10 −22 с
[ 2,31 ± 0,14 ] 		2p 9 C (3/2−)
12 O 8 4 12,034368(13) (8,9 ± (33))⋅10 −21 с 2p (60,0%) 10 C 0+
13 O 8 5 13,024815(10) 8,58 ± (5) мс β + (89,1%) 13 N (3/2−)
β + , p (10,9%) 12 C
14 O 8 6 14,008596706(27) 70,621 ± (11) с β + 14 N 0+
15 O 8 7 15,0030656(5) 122,266 ± (43) с β + 15 N 1/2−
16 O 8 8 15,9949146193(3) стабилен 0+ 0,99757(16) 0,99738–0,99776
17 O 8 9 16,9991317560(7) стабилен 5/2+ 3,8(1)⋅10 −4 (3,7–4,0)⋅10 −4
18 O 8 10 17,9991596121(7) стабилен 0+ 2,05(14)⋅10 −3 (1,88–2,22)⋅10 −3
19 O 8 11 19,0035780(28) 26,470 ± (6) с β − 19 F 5/2+
20 O 8 12 20,0040754(9) 13,51 ± (5) с β − 20 F 0+
21 O 8 13 21,008655(13) 3,42 ± (10) с β − 21 F (5/2+)
22 O 8 14 22,00997(6) 2,25 ± (9) с β − (>78%) 22 F 0+
β − , n (<22%) 21 F
23 O 8 15 23,01570(13) 97 ± (8) мс β − (93%) 23 F 1/2+
β − , n (7%) 22 F
24 O 8 16 24,01986(18) 77,4 ± (45) мс β − (57%) 24 F 0+
β − , n (43%) 23 F
25 O 8 17 25,02934(18) (5,18 ± (0,35))⋅10 −21 с n 24 O 3/2+#
26 O 8 18 26,03721(18) 4,2(33)⋅10 -12 с 2n 24 O 0+
27 O 8 19 27,04796(54)# < 260 нс n 26 O 3/2+#
28 O 8 20 28,05591(75)# < 100 нс 2n 26 O 0+

Пояснения к таблице

  • Распространённость изотопов приведена для большинства природных образцов. Для других источников значения могут сильно отличаться.
  • Индексами 'm', 'n', 'p' (рядом с символом) обозначены возбужденные изомерные состояния нуклида.
  • Символами, выделенными жирным шрифтом , обозначены стабильные продукты распада.
  • 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 ). Неуверенно определённые значения спина и/или 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

Примечания

  1. ↑ K. L. Barbalace. . EnvironmentalChemistry.com . Дата обращения: 17 декабря 2007. 18 августа 2020 года.
  2. , p. 500.
  3. ↑ B. S. Meyer (September 19–21, 2005). (PDF) . Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute . . Gatlinburg, Tennessee. 9022. (PDF) из оригинала 29 декабря 2010 . Дата обращения: 9 апреля 2011 .
  4. , p. 297.
  5. . Дата обращения: 23 мая 2018. 24 мая 2018 года.
  6. . Дата обращения: 23 мая 2018. 24 мая 2018 года.
  7. T. B. Webb, S. M. Wang, K. W. Brown, R. J. Charity, J. M. Elson, J. Barney, G. Cerizza, Z. Chajecki, J. Estee, D. E. M. Hoff, S. A. Kuvin, W. G. Lynch, J. Manfredi, D. McNeel, P. Morfouace, W. Nazarewicz, C. D. Pruitt, C. Santamaria, J. Smith, L. G. Sobotka, S. Sweany, C. Y. Tsang, M. B. Tsang, A. H. Wuosmaa, Y. Zhang, K. Zhu. // Physical Review Letters. — 2019-03-29. — Т. 122 , вып. 12 . — С. 122501 . — doi : . — Bibcode : . — arXiv : . — .
  8. Starr, Michelle (амер. англ.) . ScienceAlert (30 августа 2023). Дата обращения: 2 сентября 2023.
  9. . WWW Table of Radioactive Isotopes . LUNDS Universitet , LBNL Isotopes Project (28 февраля 1999). Дата обращения: 8 июня 2009. 28 июля 2012 года.
  10. . Дата обращения: 6 июля 2009. 28 июля 2012 года.
  11. . Дата обращения: 6 июля 2009. 28 июля 2012 года.
  12. . Дата обращения: 6 июля 2009. 28 июля 2012 года.
  13. . Дата обращения: 9 апреля 2011. 18 августа 2020 года.
  15. . Дата обращения: 9 апреля 2011. 10 февраля 2022 года.
  16. Данные приведены по Huang W. J. , Meng Wang , Kondev F. G. , Audi G. , Naimi S. (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 43 , iss. 3 . — P. 030002-1—030002-342 . — doi : .
  17. ↑ Данные приведены по Kondev F. G. , Wang M. , Huang W. J. , Naimi S. , Audi G. (англ.) // . — 2021. — Vol. 45 , iss. 3 . — P. 030001-1—030001-180 . — doi : . Открытый доступ

Литература

  • Cook, Gerhard A.; Lauer, Carol M. Oxygen // The Encyclopedia of the Chemical Elements (англ.) / Clifford A. Hampel. — New York: Reinhold Book Corporation, 1968. — P. 499—512.
  • Emsley, John. Oxygen // (англ.) . — Oxford, England, UK: Oxford University Press , 2001. — P. —304. — ISBN 0-19-850340-7 .
  • Parks, G. D.; Mellor, J. W. Mellor's Modern Inorganic Chemistry (неопр.) . — 6th. — London: Longmans, Green and Co , 1939.
Источник —

seraphina
  • 2020-01-25
  • 1
  • Tags:

Same as Изотопы кислорода

The title for the last searches