Изотопы кислорода

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Изотопы кислорода — разновидности атомовядер) химического элемента кислорода, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.

Всего известно три стабильных и 10 нестабильных изотопов кислорода.





Стабильные изотопы

Природный кислород состоит из трёх стабильных изотопов, 16O, 17O и 18O, из них изотоп 16O является наиболее распространенным (99,762 %) изотопом кислорода[1]

Преобладание изотопа 16O объясняется тем, что он образуется в процессе термоядерного синтеза, происходящего в звёздах[2].

Большая часть 16O образуется в конце процесса слияния гелия в звёздах. В ходе тройной альфа-реакции синтезируется изотоп 12C, который захватывает дополнительное ядро 4Не. Кроме того, 16O образуется при горении неона[2].

17O и 18O являются вторичными изотопами. 17O образуется в основном в ходе CNO цикла и находится преимущественно в зоне горения водорода[2] Большинство 18O образуется в реакции захвата изотопом 14N ядер 4Не с накоплением в гелиевой зоне звёзд[2]. Для слияния двух ядер кислорода и образования ядра серы требуется температура в миллиард Кельвин[3].

Кислород в атмосфере Земли на 99,759 % состоит из 16O, на 0,037 % из 17O и на 0,204 % из 18O[4].

Радиоизотопы

Известны также искусственные изотопы кислорода в диапазоне массовых чисел от 12 до 24[1]. Наиболее стабильные 15O с периодом полураспада 122,24 с и 14O с периодом полураспада 70,606 с[1]. Все остальные радиоактивные изотопы имеют периоды полураспада менее 27 с, большинство из них имеют периоды полураспада менее 83 миллисекунд[1]. Например, 24O имеет период полураспада 61 мс[5].

Наиболее распространенные пути распада для лёгких изотопов является β+ распад (с образованием изотопов азота)[6][7][8], 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 13N путём электронного захвата, с выделением энергии распада 17,765 МэВ.[9] Продукт распада Фтора-14[10]. Был впервые получен Резерфордом при бомбардировке ядер азота альфа-частицами.

Кислород-15

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

Таблица изотопов

Символ Z(p) N(n)  
Масса изотопа (u)
 
Период полураспада Спин изотопный состав
(мольная доля)
Диапазон природных
изменений (мольная доля)
энергия
12O 8 4 12.034405(20) 580(30)*10−24 с [0.40(25) MeV] 0+
13O 8 5 13.024812(10) 8.58(5) мс (3/2-)
14O 8 6 14.00859625(12) 70.598(18) с 0+
15O 8 7 15.0030656(5) 122.24(16) с 1/2-
16O 8 8 15.99491461956(16) стабилен 0+ 0.99757(16) 0.99738-0.99776
17O 8 9 16.99913170(12) стабилен 5/2+ 0.00038(1) 0.00037-0.00040
18O 8 10 17.9991610(7) стабилен 0+ 0.00205(14) 0.00188-0.00222
19O 8 11 19.003580(3) 26.464(9) с 5/2+
20O 8 12 20.0040767(12) 13.51(5) с 0+
21O 8 13 21.008656(13) 3.42(10) с (1/2,3/2,5/2)+
22O 8 14 22.00997(6) 2.25(15) с 0+
23O 8 15 23.01569(13) 82(37) мс 1/2+#
24O 8 16 24.02047(25) 65(5) мс 0+

  • 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). Неточно определённые значения спина и/или его 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

Напишите отзыв о статье "Изотопы кислорода"

Примечания

  1. 1 2 3 4 K. L. Barbalace. [environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O-pg2.html Periodic Table of Elements: O - Oxygen]. EnvironmentalChemistry.com. Проверено 17 декабря 2007.
  2. 1 2 3 4 B. S. Meyer (September 19–21, 2005). "[www.lpi.usra.edu/meetings/ess2005/pdf/9022.pdf Nucleosynthesis and galactic chemical evolution of the isotopes of oxygen]" in [www.lpi.usra.edu/meetings/ess2005/ Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System]. Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute. 9022. 
  3. Emsley, 2001, p. 297.
  4. Cook, 1968, p. 500.
  5. [ie.lbl.gov/toi/nuclide.asp?iZA=80024 Oxygen-24]. WWW Table of Radioactive Isotopes. LUNDS Universitet, LBNL Isotopes Project (28 февраля 1999). Проверено 8 июня 2009. [www.webcitation.org/69U6v6Ipi Архивировано из первоисточника 28 июля 2012].
  6. [www.nndc.bnl.gov/nudat2/decaysearchdirect.jsp?nuc=13O&unc=nds NUDAT]. Проверено 6 июля 2009. [www.webcitation.org/69U6vXyUk Архивировано из первоисточника 28 июля 2012].
  7. [www.nndc.bnl.gov/nudat2/decaysearchdirect.jsp?nuc=14O&unc=nds NUDAT]. Проверено 6 июля 2009. [www.webcitation.org/69U6w0h9R Архивировано из первоисточника 28 июля 2012].
  8. [www.nndc.bnl.gov/nudat2/decaysearchdirect.jsp?nuc=15O&unc=nds NUDAT]. Проверено 6 июля 2009. [www.webcitation.org/69U6wRm9a Архивировано из первоисточника 28 июля 2012].
  9. [environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O-pg2.html Periodic Table of Elements: O — Oxygen (EnvironmentalChemistry.com)]
  10. [environmentalchemistry.com/yogi/periodic/F-pg2.html#14 Periodic Table of Elements: F — Fluorine (EnvironmentalChemistry.com)]
  11. [medical-dictionary.thefreedictionary.com/oxygen+15 oxygen 15 — definition of oxygen 15 in the Medical dictionary — by the Free Online Medical Dictionary, Thesaurus and Encyclopedia]


Отрывок, характеризующий Изотопы кислорода

– Ну так что ж? – сказала она.
– Ты ему вскружила совсем голову, зачем? Что ты хочешь от него? Ты знаешь, что тебе нельзя выйти за него замуж.
– Отчего? – не переменяя положения, сказала Наташа.
– Оттого, что он молод, оттого, что он беден, оттого, что он родня… оттого, что ты и сама не любишь его.
– А почему вы знаете?
– Я знаю. Это не хорошо, мой дружок.
– А если я хочу… – сказала Наташа.
– Перестань говорить глупости, – сказала графиня.
– А если я хочу…
– Наташа, я серьезно…
Наташа не дала ей договорить, притянула к себе большую руку графини и поцеловала ее сверху, потом в ладонь, потом опять повернула и стала целовать ее в косточку верхнего сустава пальца, потом в промежуток, потом опять в косточку, шопотом приговаривая: «январь, февраль, март, апрель, май».
– Говорите, мама, что же вы молчите? Говорите, – сказала она, оглядываясь на мать, которая нежным взглядом смотрела на дочь и из за этого созерцания, казалось, забыла всё, что она хотела сказать.
– Это не годится, душа моя. Не все поймут вашу детскую связь, а видеть его таким близким с тобой может повредить тебе в глазах других молодых людей, которые к нам ездят, и, главное, напрасно мучает его. Он, может быть, нашел себе партию по себе, богатую; а теперь он с ума сходит.
– Сходит? – повторила Наташа.
– Я тебе про себя скажу. У меня был один cousin…
– Знаю – Кирилла Матвеич, да ведь он старик?
– Не всегда был старик. Но вот что, Наташа, я поговорю с Борей. Ему не надо так часто ездить…
– Отчего же не надо, коли ему хочется?
– Оттого, что я знаю, что это ничем не кончится.
– Почему вы знаете? Нет, мама, вы не говорите ему. Что за глупости! – говорила Наташа тоном человека, у которого хотят отнять его собственность.
– Ну не выйду замуж, так пускай ездит, коли ему весело и мне весело. – Наташа улыбаясь поглядела на мать.
– Не замуж, а так , – повторила она.
– Как же это, мой друг?
– Да так . Ну, очень нужно, что замуж не выйду, а… так .
– Так, так, – повторила графиня и, трясясь всем своим телом, засмеялась добрым, неожиданным старушечьим смехом.
– Полноте смеяться, перестаньте, – закричала Наташа, – всю кровать трясете. Ужасно вы на меня похожи, такая же хохотунья… Постойте… – Она схватила обе руки графини, поцеловала на одной кость мизинца – июнь, и продолжала целовать июль, август на другой руке. – Мама, а он очень влюблен? Как на ваши глаза? В вас были так влюблены? И очень мил, очень, очень мил! Только не совсем в моем вкусе – он узкий такой, как часы столовые… Вы не понимаете?…Узкий, знаете, серый, светлый…
– Что ты врешь! – сказала графиня.
Наташа продолжала:
– Неужели вы не понимаете? Николенька бы понял… Безухий – тот синий, темно синий с красным, и он четвероугольный.
– Ты и с ним кокетничаешь, – смеясь сказала графиня.
– Нет, он франмасон, я узнала. Он славный, темно синий с красным, как вам растолковать…
– Графинюшка, – послышался голос графа из за двери. – Ты не спишь? – Наташа вскочила босиком, захватила в руки туфли и убежала в свою комнату.
Она долго не могла заснуть. Она всё думала о том, что никто никак не может понять всего, что она понимает, и что в ней есть.
«Соня?» подумала она, глядя на спящую, свернувшуюся кошечку с ее огромной косой. «Нет, куда ей! Она добродетельная. Она влюбилась в Николеньку и больше ничего знать не хочет. Мама, и та не понимает. Это удивительно, как я умна и как… она мила», – продолжала она, говоря про себя в третьем лице и воображая, что это говорит про нее какой то очень умный, самый умный и самый хороший мужчина… «Всё, всё в ней есть, – продолжал этот мужчина, – умна необыкновенно, мила и потом хороша, необыкновенно хороша, ловка, – плавает, верхом ездит отлично, а голос! Можно сказать, удивительный голос!» Она пропела свою любимую музыкальную фразу из Херубиниевской оперы, бросилась на постель, засмеялась от радостной мысли, что она сейчас заснет, крикнула Дуняшу потушить свечку, и еще Дуняша не успела выйти из комнаты, как она уже перешла в другой, еще более счастливый мир сновидений, где всё было так же легко и прекрасно, как и в действительности, но только было еще лучше, потому что было по другому.

На другой день графиня, пригласив к себе Бориса, переговорила с ним, и с того дня он перестал бывать у Ростовых.


31 го декабря, накануне нового 1810 года, le reveillon [ночной ужин], был бал у Екатерининского вельможи. На бале должен был быть дипломатический корпус и государь.
На Английской набережной светился бесчисленными огнями иллюминации известный дом вельможи. У освещенного подъезда с красным сукном стояла полиция, и не одни жандармы, но полицеймейстер на подъезде и десятки офицеров полиции. Экипажи отъезжали, и всё подъезжали новые с красными лакеями и с лакеями в перьях на шляпах. Из карет выходили мужчины в мундирах, звездах и лентах; дамы в атласе и горностаях осторожно сходили по шумно откладываемым подножкам, и торопливо и беззвучно проходили по сукну подъезда.
Почти всякий раз, как подъезжал новый экипаж, в толпе пробегал шопот и снимались шапки.
– Государь?… Нет, министр… принц… посланник… Разве не видишь перья?… – говорилось из толпы. Один из толпы, одетый лучше других, казалось, знал всех, и называл по имени знатнейших вельмож того времени.
Уже одна треть гостей приехала на этот бал, а у Ростовых, долженствующих быть на этом бале, еще шли торопливые приготовления одевания.
Много было толков и приготовлений для этого бала в семействе Ростовых, много страхов, что приглашение не будет получено, платье не будет готово, и не устроится всё так, как было нужно.
Вместе с Ростовыми ехала на бал Марья Игнатьевна Перонская, приятельница и родственница графини, худая и желтая фрейлина старого двора, руководящая провинциальных Ростовых в высшем петербургском свете.
В 10 часов вечера Ростовы должны были заехать за фрейлиной к Таврическому саду; а между тем было уже без пяти минут десять, а еще барышни не были одеты.
Наташа ехала на первый большой бал в своей жизни. Она в этот день встала в 8 часов утра и целый день находилась в лихорадочной тревоге и деятельности. Все силы ее, с самого утра, были устремлены на то, чтобы они все: она, мама, Соня были одеты как нельзя лучше. Соня и графиня поручились вполне ей. На графине должно было быть масака бархатное платье, на них двух белые дымковые платья на розовых, шелковых чехлах с розанами в корсаже. Волоса должны были быть причесаны a la grecque [по гречески].
Все существенное уже было сделано: ноги, руки, шея, уши были уже особенно тщательно, по бальному, вымыты, надушены и напудрены; обуты уже были шелковые, ажурные чулки и белые атласные башмаки с бантиками; прически были почти окончены. Соня кончала одеваться, графиня тоже; но Наташа, хлопотавшая за всех, отстала. Она еще сидела перед зеркалом в накинутом на худенькие плечи пеньюаре. Соня, уже одетая, стояла посреди комнаты и, нажимая до боли маленьким пальцем, прикалывала последнюю визжавшую под булавкой ленту.