Izotopy dusíku - Isotopes of nitrogen
| |||||||||||||||||||||||||||||
| Atomová hmotnost R, standardní (N) | |||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Přírodní dusík ( 7 N) se skládá ze dvou stabilních izotopů : drtivá většina (99,6%) přirozeně se vyskytujícího dusíku je dusík-14 , zbytek je dusík-15 . Je také známo čtrnáct radioizotopů s atomovými hmotnostmi v rozmezí od 10 do 25, spolu s jedním jaderným izomerem , 11m N.Všechny tyto radioizotopy jsou krátkodobé, nejdelší je dusík-13 s poločasem 9,965 minut. Všechny ostatní mají poločasy pod 7,15 sekundy, přičemž většina z nich je pod 620 milisekund. Většina izotopů s počtem atomových hmotností pod 14 se rozpadá na izotopy uhlíku , zatímco většina izotopů s hmotností nad 15 se rozpadá na izotopy kyslíku . Nejkratším známým izotopem je dusík-10 s poločasem asi 200 yoktosekund .
Seznam izotopů
| Nuklid |
Z | N |
Izotopová hmotnost ( Da ) |
Poločas [ šířka rezonance ] |
Režim rozpadu |
Dcera izotop |
Točení a parita |
Přirozené množství (molární zlomek) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Budicí energie | Normální poměr | Rozsah variací | |||||||
| 10 N | 7 | 3 | 10.04165 (43) | 200 (140) × 10 −24 s [2,3 (16) MeV] |
p |
9 C |
(2−) | ||
| 11 N | 7 | 4 | 11.02609 (5) | 550 (20) × 10 −24 s [1,58 (+ 75–52) MeV] |
p |
10 C |
1/2 + | ||
| 11 m severní šířky | 740 (60) keV | 690 (80) × 10 −24 s | 1 / 2− | ||||||
| 12 N. | 7 | 5 | 12.0186132 (11) | 11 000 (16) ms | β + (96,5%) |
12 C |
1+ | ||
| β + , α (3,5%) |
8 Být |
||||||||
| 13 N | 7 | 6 | 13,00573861 (29) | 9,965 (4) min | β + |
13 C |
1 / 2− | ||
| 14 N | 7 | 7 | 14,00307400446 (21) | Stabilní | 1+ | 0,99636 (20) | 0,99579–0,99654 | ||
| 15 N. | 7 | 8 | 15.0001088989 (6) | Stabilní | 1 / 2− | 0,00364 (20) | 0,00346–0,00421 | ||
| 16 N | 7 | 9 | 16.0061019 (25) | 7,13 odst. 2 písm | β - (99,99855%) |
16 Ó |
2− | ||
| β - , α (0,00145%) |
12 C |
||||||||
| 16 m severní šířky | 120,42 (12) keV | 5,25 (6) us | IT (99,9996%) |
16 N |
0− | ||||
| β - (0,0004%) |
16 Ó |
||||||||
| 17 N | 7 | 10 | 17,008449 (16) | 4,173 (4) s | β - , n (95,0%) |
16 Ó |
1 / 2− | ||
| β - (4,9975%) |
17 Ó |
||||||||
| β - , α (0,0025%) |
13 C |
||||||||
| 18 N | 7 | 11 | 18.014078 (20) | 619,2 (19) ms | β - (80,8%) |
18 Ó |
1− | ||
| β - , α (12,2%) |
14 C |
||||||||
| β - , n (7,0%) |
17 Ó |
||||||||
| 19 N | 7 | 12 | 19.017022 (18) | 336 (3) ms | β - (58,2%) |
19 Ó |
(1 / 2−) | ||
| β - , n (41,8%) |
18 Ó |
||||||||
| 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 - vzrušený jaderný izomer .
- ^ () - Nejistota (1 σ ) je uvedena stručně v závorkách za odpovídajícími posledními číslicemi.
- ^ # - Atomová hmotnost označená #: hodnota a nejistota odvozené nikoli z čistě experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů z Mass Surface (TMS).
-
^
Režimy rozpadu:
TO: Izomerní přechod n: Emise neutronů p: Protonová emise - ^ Tučný symbol jako dcera - produkt dcery je stabilní.
- ^ () hodnota rotace - označuje rotaci se slabými argumenty přiřazení.
- ^ # - Hodnoty označené # nejsou čistě odvozeny z experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů sousedních nuklidů (TNN).
- ^ Okamžitě se rozpadá na dvě alfa částice pro čistou reakci 12 N → 3 4 He + e + .
- ^ Používá se v pozitronové emisní tomografii .
- ^ Jedno z mála stabilních lichých-lichých jader
Dusík-13
Dusík-13 a kyslík-15 jsou produkovány v atmosféře, když gama paprsky (například z blesku ) klepají neutrony z dusíku-14 a kyslíku-16:
- 14 N + γ → 13 N + n
- 16 O + γ → 15 O + n
Dusík-13 se rozpadá s poločasem deset minut na uhlík-13 a emituje pozitron . Pozitron rychle zničí elektronem a produkuje dva gama paprsky asi 511 keV. Po blesku toto gama záření zemře s poločasem deseti minut, ale tyto nízkoenergetické gama paprsky procházejí vzduchem v průměru jen asi 90 metrů, takže je lze detekovat jen asi minutu, protože „oblak“ 13 N a 15 O plave kolem, nesen větrem.
Dusík-14
Dusík-14 je jeden ze dvou stabilní (non- radioaktivním ) izotopy z chemických prvků dusíku , což činí asi 99.636% přírodního dusíku.
Dusík-14 je jedním z mála stabilních nuklidů s lichým počtem protonů a neutronů (každý po sedmi) a jako jediný tvoří většinu svého prvku. Každý proton nebo neutron přispívá nukleární rotací plus nebo minus spin 1/2 , což dává jádru celkový magnetický spin jednoho.
Stejně jako všechny prvky těžší než lithium se za původní zdroj dusíku-14 a dusíku-15 ve vesmíru považuje hvězdná nukleosyntéza , kde jsou produkovány jako součást cyklu uhlík-dusík-kyslík .
Dusík-14 je zdrojem přirozeně se vyskytujícího, radioaktivního uhlíku-14 . Některé druhy kosmického záření způsobují jadernou reakci s dusíkem-14 v horní atmosféře Země a vytvářejí uhlík-14, který se rozpadá zpět na dusík-14 s poločasem 5 730 ± 40 let.
Dusík-15
Dusík-15 je unikátní stabilní izotop z dusíku . Dva zdroje dusíku-15 jsou pozitronová emisní z kyslíku-15 a beta rozpad z uhlíku-15 . Dusík-15 představuje jeden z nejnižších příčných řezů tepelných neutronů ze všech izotopů.
Dusík-15 se často používá v NMR ( NMR spektroskopie dusíku-15 ). Na rozdíl od hojnějšího dusíku-14, který má celočíselný jaderný spin a tedy kvadrupólový moment , má 15 N frakční jaderný spin o polovinu, což nabízí výhody pro NMR, jako je užší šířka čáry.
Sledování dusíku-15 je technika používaná ke studiu cyklu dusíku .