Изотопы азота - Isotopes of nitrogen
| |||||||||||||||||||||||||||||
| Стандартный атомный вес Аr, стандарт(N) |
| ||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Естественный азот (7N) состоит из двух стабильных изотопы: подавляющее большинство (99,6%) природного азота азот-14, а остальная часть азот-15. 14 радиоизотопы также известны, с атомные массы от 10 до 25, вместе с одним ядерный изомер, 11мN. Все эти радиоизотопы короткоживущие, самым долгоживущим является азот-13 с периодом полураспада 9,965 минут. Все остальные имеют период полураспада менее 7,15 секунды, при этом большинство из них менее 620 миллисекунд. Большинство изотопов с атомные массовые числа ниже 14 распадаться на изотопы углерода, а большая часть изотопов с массой более 15 распадается на изотопы кислорода. Самый короткоживущий изотоп - это азот-10 с периодом полураспада около 200 йоктосекунды.
Список изотопов
| Нуклид[2] [n 1] | Z | N | Изотопная масса (Да )[3] [n 2][n 3] | Период полураспада [ширина резонанса ] | Разлагаться Режим [n 4] | Дочь изотоп [n 5] | Вращение и паритет [n 6][n 7] | Природное изобилие (мольная доля) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | Нормальная пропорция | Диапазон вариации | |||||||
| 10N | 7 | 3 | 10.04165(43) | 200(140)×10−24 s [2,3 (16) МэВ] | п | 9 C | (2−) | ||
| 11N | 7 | 4 | 11.02609(5) | 550(20)×10−24 s [1,58 (+ 75−52) МэВ] | п | 10 C | 1/2+ | ||
| 11мN | 740 (60) кэВ | 690(80)×10−24 s | 1/2− | ||||||
| 12N | 7 | 5 | 12.0186132(11) | 11.000 (16) мс | β+ (96.5%) | 12 C | 1+ | ||
| β+, α (3.5%) | 8 Быть [n 8] | ||||||||
| 13N[n 9] | 7 | 6 | 13.00573861(29) | 9,965 (4) мин | β+ | 13 C | 1/2− | ||
| 14N[n 10] | 7 | 7 | 14.00307400446(21) | Стабильный | 1+ | 0.99636(20) | 0.99579–0.99654 | ||
| 15N | 7 | 8 | 15.0001088989(6) | Стабильный | 1/2− | 0.00364(20) | 0.00346–0.00421 | ||
| 16N | 7 | 9 | 16.0061019(25) | 7,13 (2) с | β− (99.99855%) | 16 О | 2− | ||
| β−, α (0,00145%) | 12 C | ||||||||
| 16мN | 120,42 (12) кэВ | 5,25 (6) мкс | ИТ (99,9996%) | 16 N | 0− | ||||
| β− (0.0004%) | 16 О | ||||||||
| 17N | 7 | 10 | 17.008449(16) | 4.173 (4) с | β−, п (95,0%) | 16 О | 1/2− | ||
| β− (4.9975%) | 17 О | ||||||||
| β−, α (0,0025%) | 13 C | ||||||||
| 18N | 7 | 11 | 18.014078(20) | 619,2 (19) мс | β− (80.8%) | 18 О | 1− | ||
| β−, α (12,2%) | 14 C | ||||||||
| β−, п (7,0%) | 17 О | ||||||||
| 19N | 7 | 12 | 19.017022(18) | 336 (3) мс | β− (58.2%) | 19 О | (1/2−) | ||
| β−, п (41,8%) | 18 О | ||||||||
| 20N | 7 | 13 | 20.02337(8) | 136 (3) мс | β− (57.1%) | 20О | |||
| β−, п (42,9%) | 19О | ||||||||
| 21N | 7 | 14 | 21.02709(14) | 84 (7) мс | β−, п (90,5%) | 20О | (1/2−) | ||
| β− (9.5%) | 21О | ||||||||
| 22N | 7 | 15 | 22.03410(22) | 23 (3) мс | β− (54%) | 22О | 0−# | ||
| β−, п (34%) | 21О | ||||||||
| β−, 2н (12%) | 20О | ||||||||
| 23N | 7 | 16 | 23.03942(45) | 13,9 (14) мс [14.1+12 −15 РС] | β− (50%) | 23О | 1/2−# | ||
| β−, п (42%) | 22О | ||||||||
| β−, 2н (8%) | 21О | ||||||||
| 24N | 7 | 17 | 24.05039(43)# | <52 нс | п | 23N | |||
| 25N | 7 | 18 | 25.06010(54)# | <260 нс | 1/2−# | ||||
- ^ мN - Возбужден ядерный изомер.
- ^ () - Неопределенность (1σ) дается в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса, отмеченная #: значение и погрешность, полученные не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из трендов от массовой поверхности (ТМС ).
- ^ Режимы распада:
ЭТО: Изомерный переход n: Эмиссия нейтронов п: Испускание протонов - ^ Жирный символ как дочка - Дочерний продукт стабильный.
- ^ () значение вращения - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ # - Значения, отмеченные #, получены не только из экспериментальных данных, но, по крайней мере, частично из трендов соседних нуклидов (TNN ).
- ^ Немедленно распадается на две альфа-частицы для чистой реакции 12N → 34Он + е+.
- ^ Используется в позитронно-эмиссионная томография.
- ^ Один из немногих стабильных нечетно-нечетные ядра
Азот-13
Азот-13 и кислород-15 производятся в атмосфере при гамма излучение (например из молния ) выбивать нейтроны из азота-14 и кислорода-16:
- 14N + γ → 13N + n
- 16O + γ → 15O + n
Азот-13 распадается с периодом полураспада десять минут до углерода-13, выделяя позитрон. Позитрон быстро аннигилирует с электроном, производя два гамма-излучения с энергией около 511 кэВ. После удара молнии это гамма-излучение затухает с периодом полураспада в десять минут, но эти низкоэнергетические гамма-лучи проходят в среднем только около 90 метров по воздуху, поэтому их можно обнаружить только в течение минуты или около того, как "облако" 13N и 15О плывет, уносимый ветром.[4]
Азот-14
Азот-14 - один из двух стабильный (нерадиоактивный ) изотопы из химический элемент азот, что составляет около 99,636% природного азота.
Азот-14 - один из очень немногих стабильные нуклиды с нечетным числом протонов и нейтронов (по семь) и единственный, составляющий большую часть своего элемента. Каждый протон или нейтрон вносит свой вклад ядерное вращение плюс или минус отжим 1/2, давая ядру полную магнитную вращение одного.
Как и все элементы тяжелее литий, исходный источник азота-14 и азота-15 в Вселенная считается звездный нуклеосинтез, где они производятся в составе цикл углерод-азот-кислород.
Азот-14 является источником естественных радиоактивных углерод-14. Некоторые виды космическое излучение вызвать ядерная реакция с азотом-14 в верхних слоях атмосферы Земли, создавая углерод-14, который распадается обратно до азота-14 с период полураспада 5730 ± 40 лет.[5]
Азот-15
Азот-15 - редкий стабильный изотоп из азот. Два источника азота-15 - это позитронное излучение из кислород-15[6] и бета-распад из углерод-15. Азот-15 представляет собой одно из самых низких сечений захвата тепловых нейтронов среди всех изотопов.[7]
Азот-15 часто используется в ЯМР (Спектроскопия ЯМР азота-15 ). В отличие от более обильного азота-14, который имеет целое число ядерный вращение и таким образом квадрупольный момент, 15N имеет дробную ядерное вращение половины, что дает преимущества для ЯМР, такие как более узкая ширина линии.
Отслеживание азота-15 это метод, используемый для изучения азотный цикл.
Изотопные подписи
Рекомендации
- ^ Мейя, Юрис; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)». Чистая и прикладная химия. 88 (3): 265–91. Дои:10.1515 / pac-2015-0305.
- ^ Период полураспада, мода распада, ядерный спин и изотопный состав происходят из:
Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Wang, M .; Huang, W. J .; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF). Китайская физика C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ЧФК..41с0001А. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030001. - ^ Wang, M .; Audi, G .; Кондев, Ф. Г .; Huang, W. J .; Naimi, S .; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF). Китайская физика C. 41 (3): 030003-1–030003-442. Дои:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
- ^ Теруаки Эното; и другие. (23 ноября, 2017). «Фотоядерные реакции, вызванные разрядом молнии». Природа. 551 (7681): 481–484. arXiv:1711.08044. Bibcode:2017Натура.551..481E. Дои:10.1038 / природа24630. PMID 29168803.
- ^ Годвин, H (1962). «Период полураспада радиоуглерода». Природа. 195 (4845): 984. Bibcode:1962Натура.195..984Г. Дои:10.1038 / 195984a0.
- ^ CRC Справочник по химии и физике (64-е изд.). 1983–1984 гг. п. Б-234.
- ^ "Получение и построение оценочного файла ядерных данных (ENDF)". Национальный центр ядерных данных.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
