Izotopy azotu - Isotopes of nitrogen
| |||||||||||||||||||||||||||||
Standardowa masa atomowa A r, wzorzec (N) | |||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Naturalny azot ( 7 N) składa się z dwóch stabilnych izotopów : zdecydowana większość (99,6%) naturalnie występującego azotu to azot-14 , a reszta to azot-15 . Czternaście radioizotopy znane są również z masy atomowej w zakresie od 10 do 25, wraz z jednym izomeru jądrowego , 11m N. Każdy z tych izotopów są krótko, najdłużej żył jest azot-13 z okresem półtrwania wynoszącym 9.965 minuty. Wszystkie pozostałe mają okresy półtrwania poniżej 7,15 sekundy, a większość z nich jest poniżej 620 milisekund. Większość izotopów o masach atomowych poniżej 14 rozpada się na izotopy węgla , podczas gdy większość izotopów o masach powyżej 15 rozpada się na izotopy tlenu . Najkrócej żyjącym znanym izotopem jest azot-10, którego okres półtrwania wynosi około 200 jooktosekund .
Lista izotopów
Nuklid |
Z | N |
Masa izotopowa ( Da ) |
Okres półtrwania [ szerokość rezonansu ] |
Tryb zanikania |
Izotop córki |
Spin i parzystość |
Naturalna obfitość (ułamek molowy) | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Energia wzbudzenia | Normalna proporcja | Zakres zmienności | |||||||
10 N | 7 | 3 | 10,04165 (43) | 200 (140) x 10 -24 e [2,3 (16) MeV] |
p |
9 do |
(2−) | ||
11 N. | 7 | 4 | 11.02609 (5) | 550 (20) x 10 -24 y [1,58 (+ 75-52) MeV] |
p |
10 do |
1/2 + | ||
11m N | 740 (60) keV | 690 (80) x 10 -24 s | 1 / 2− | ||||||
12 N. | 7 | 5 | 12,0186132 (11) | 11,000 (16) ms | β + (96,5%) |
12 do |
1+ | ||
β + , α (3,5%) |
8 Być |
||||||||
13 N | 7 | 6 | 13,00573861 (29) | 9,965 (4) min | β + |
13 do |
1 / 2− | ||
14 N | 7 | 7 | 14,00307400446 (21) | Stabilny | 1+ | 0,99636 (20) | 0,99579–0,99654 | ||
15 N | 7 | 8 | 15,0001088989 (6) | Stabilny | 1 / 2− | 0, 00364 (20) | 0,00346–0,00421 | ||
16 N | 7 | 9 | 16,0061019 (25) | 7.13 (2), s | β - (99,99855%) |
16 O |
2− | ||
β - , α (0,00145%) |
12 do |
||||||||
16m N | 120,42 (12) keV | 5,25 (6) µs | IT (99,9996%) |
16 N |
0− | ||||
β - (0,0004%) |
16 O |
||||||||
17 N | 7 | 10 | 17,008449 (16) | 4.173 (4) s | β - , n (95,0%) |
16 O |
1 / 2− | ||
β - (4,9975%) |
17 O |
||||||||
β - , α (0,0025%) |
13 do |
||||||||
18 N | 7 | 11 | 18.014078 (20) | 619,2 (19) ms | β - (80,8%) |
18 O |
1− | ||
β - , α (12,2%) |
14 do |
||||||||
β - , n (7,0%) |
17 O |
||||||||
19 N | 7 | 12 | 19.017022 (18) | 336 (3) ms | β - (58,2%) |
19 O |
(1/2−) | ||
β - , n (41,8%) |
18 O |
||||||||
20 N | 7 | 13 | 20.02337 (8) | 136 (3) ms | β - (57,1%) | 20 O | |||
β - , n (42,9%) | 19 O | ||||||||
21 N | 7 | 14 | 21.02709 (14) | 84 (7) ms | β - , n (90,5%) | 20 O | (1/2−) | ||
β - (9,5%) | 21 O | ||||||||
22 N | 7 | 15 | 22.03410 (22) | 23 (3) ms | β - (54%) | 22 O | 0− # | ||
β - , n (34%) | 21 O | ||||||||
β - , 2n (12%) | 20 O | ||||||||
23 N | 7 | 16 | 23,03942 (45) | 13,9 (14) ms [ 14.1 + 12-15 ms ] |
β - (50%) | 23 O | 1 / 2− # | ||
β - , n (42%) | 22 O | ||||||||
β - , 2n (8%) | 21 O | ||||||||
24 N | 7 | 17 | 24.05039 (43) # | <52 ns | n | 23 N | |||
25 N | 7 | 18 | 25.06010 (54) # | <260 ns | 1 / 2− # |
- ^ m N - wzbudzony izomer jądrowy .
- ^ () - Niepewność (1 σ ) jest podana w zwięzłej formie w nawiasach po odpowiednich ostatnich cyfrach.
- ^ # - Masa atomowa oznaczona #: wartość i niepewność nie pochodzą z czysto eksperymentalnych danych, ale przynajmniej częściowo z trendów z powierzchni masy (TMS).
-
^
Tryby rozpadu:
TO: Przejście izomeryczne n: Emisja neutronów p: Emisja protonów - ^ Pogrubiony symbol jako córka - produkt córki jest stabilny.
- ^ () wartość wirowania - wskazuje spin ze słabymi argumentami przypisania.
- ^ # - Wartości oznaczone # nie pochodzą wyłącznie z danych eksperymentalnych, ale przynajmniej częściowo z trendów sąsiednich nuklidów (TNN).
- ^ Natychmiast rozpada się na dwie cząstki alfa dla reakcji netto 12 N → 3 4 He + e + .
- ^ Stosowany w pozytonowej tomografii emisyjnej .
- ^ Jedno z niewielu stabilnych jąder nieparzystych
Azot-13
Azot-13 i tlen-15 są wytwarzane w atmosferze, gdy promienie gamma (na przykład z pioruna ) wybijają neutrony z azotu-14 i tlenu-16:
- 14 N + γ → 13 N + n
- 16 O + γ → 15 O + n
Azot-13 rozpada się z okresem półtrwania wynoszącym dziesięć minut do węgla-13, emitując pozyton . Pozyton szybko anihiluje z elektronem, wytwarzając dwa promienie gamma o wartości około 511 keV. Po piorunie to promieniowanie gamma gaśnie z okresem półtrwania wynoszącym dziesięć minut, ale te niskoenergetyczne promienie gamma przechodzą w powietrzu średnio tylko około 90 metrów, więc mogą być wykrywane tylko przez minutę lub dłużej. „chmura” 13 N i 15 O unosi się niesiona przez wiatr.
Azot-14
Azot-14 jest jednym z dwóch stajni (nie radioaktywnego ) Izotopy z pierwiastek chemiczny azotu , co sprawia, że o 99.636% naturalnego azotu.
Azot-14 jest jednym z nielicznych stabilnych nuklidów z nieparzystą liczbą protonów i neutronów (po siedem w każdym) i jako jedyny stanowi większość jego pierwiastka. Każdy proton lub neutron przyczynia się do powstania spinów jądrowych o wartości dodatniej lub ujemnej 1/2 , co daje jądru całkowity spin magnetyczny równy jeden.
Jak wszystkie pierwiastki cięższe od litu , uważa się , że pierwotnym źródłem azotu-14 i azotu-15 we Wszechświecie jest gwiezdna nukleosynteza , w której są wytwarzane w ramach cyklu węgiel-azot-tlen .
Azot-14 jest źródłem naturalnie występującego radioaktywnego węgla-14 . Niektóre rodzaje promieniowania kosmicznego powodują reakcję jądrową z azotem-14 w górnych warstwach atmosfery Ziemi, tworząc węgiel-14, który rozpada się z powrotem do azotu-14 z okresem półtrwania wynoszącym 5730 ± 40 lat.
Azot-15
Azotu 15 jest rzadką stabilny izotop z azotem . Dwa źródła azot-15 są emisyjnej z tlenu-15 i rozpadu beta z węglem-15 . Azot-15 ma jeden z najniższych przekrojów wychwytu neutronów termicznych ze wszystkich izotopów.
Azot-15 jest często używany w NMR ( spektroskopia NMR azotu-15 ). W przeciwieństwie do bardziej rozpowszechnionego azotu-14, który ma całkowity spin jądrowy, a tym samym moment kwadrupolowy , 15 N ma ułamkowy spin jądrowy wynoszący połowę, co zapewnia korzyści dla NMR, takie jak węższa szerokość linii.
Śledzenie azotu-15 jest techniką stosowaną do badania cyklu azotu .