Изотопы кислорода
Изотопы кислорода — разновидности
Природный кислород состоит из смеси 3 стабильных изотопов:
- 16O (изотопная распространенность99,76 %)
- 17O (изотопная распространенность 0,04 %)
- 18O (изотопная распространенность 0,20 %)
Самый долгоживущий радиоактивный изотоп — 15O, его период полураспада — 122,24 секунды.
Стабильные изотопы
Природный кислород состоит из трёх стабильных изотопов,
Кислород в атмосфере Земли на 99,759 % состоит из 16O, на 0,037 % из 17O и на 0,204 % из 18O[2].
Кислород-16
Преобладание изотопа
Большая часть 16O образуется в конце процесса слияния гелия в звёздах. В ходе
Кислород-17
17O образуется в основном в ходе CNO цикла и находится преимущественно в зоне горения водорода[3].
Кислород-18
Большая часть 18O образуется в реакции захвата изотопом 14N ядер 4Не с накоплением в гелиевой зоне звёзд[3]. Для слияния двух ядер кислорода и образования ядра серы требуется температура в миллиард кельвин[4].
Используется при синтезе 18F методом бомбардировки протонами мишеней с 18O в ускорителях. Для этого природный кислород обогащают по 18O до 95%. Разделение изотопов производится методом дистилляции и/или центрифугированием[5][6].
В атмосфере земли наблюдается повышенное содержание тяжелого изотопа 18О 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, 16O, что увеличивает относительный объём 18O в атмосфере.
Радиоизотопы
Известны также искусственные изотопы кислорода в диапазоне массовых чисел от 11.
Наиболее распространенные пути распада для лёгких изотопов является β+-распад (с образованием изотопов азота)[10][11][12], 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.
Кислород-15
Изотоп 15O используется в
Таблица изотопов
| Символ нуклида |
Z(p) | N(n) | Масса изотопа[16] (а. е. м.) |
Период полураспада[17] (T1/2) |
Канал распада | Продукт распада | Спин и чётность ядра[17] |
Распространённость изотопа в природе |
Диапазон изменения изотопной распространённости в природе |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | |||||||||
| 11O | 8 | 3 | 11,051250(60) | (1,98 ± (22))⋅10−22 с [2,31 ± 0,14] |
2p | 9C | (3/2−) | ||
| 12O | 8 | 4 | 12,034368(13) | (8,9 ± (33))⋅10−21 с | 2p (60,0%) | 10C | 0+ | ||
| 13O | 8 | 5 | 13,024815(10) | 8,58 ± (5) мс | β+ (89,1%) | 13N | (3/2−) | ||
| β+, p (10,9%) | 12C | ||||||||
| 14O | 8 | 6 | 14,008596706(27) | 70,621 ± (11) с | β+ | 14N | 0+ | ||
| 15O | 8 | 7 | 15,0030656(5) | 122,266 ± (43) с | β+ | 15N | 1/2− | ||
| 16O | 8 | 8 | 15,9949146193(3) | стабилен | 0+ | 0,99757(16) | 0,99738–0,99776 | ||
| 17O | 8 | 9 | 16,9991317560(7) | стабилен | 5/2+ | 3,8(1)⋅10−4 | (3,7–4,0)⋅10−4 | ||
| 18O | 8 | 10 | 17,9991596121(7) | стабилен | 0+ | 2,05(14)⋅10−3 | (1,88–2,22)⋅10−3 | ||
| 19O | 8 | 11 | 19,0035780(28) | 26,470 ± (6) с | β− | 19F | 5/2+ | ||
| 20O | 8 | 12 | 20,0040754(9) | 13,51 ± (5) с | β− | 20F | 0+ | ||
| 21O | 8 | 13 | 21,008655(13) | 3,42 ± (10) с | β− | 21F | (5/2+) | ||
| 22O | 8 | 14 | 22,00997(6) | 2,25 ± (9) с | β− (>78%) | 22F | 0+ | ||
| β−, n (<22%) | 21F | ||||||||
| 23O | 8 | 15 | 23,01570(13) | 97 ± (8) мс | β− (93%) | 23F | 1/2+ | ||
| β−, n (7%) | 22F | ||||||||
| 24O | 8 | 16 | 24,01986(18) | 77,4 ± (45) мс | β− (57%) | 24F | 0+ | ||
| β−, n (43%) | 23F | ||||||||
| 25O | 8 | 17 | 25,02934(18) | (5,18 ± (0,35))⋅10−21 с | n | 24O | 3/2+# | ||
| 26O | 8 | 18 | 26,03721(18) | 4,2(33)⋅10-12 с | 2n | 24O | 0+ | ||
| 27O | 8 | 19 | 27,04796(54)# | <260 нс | n | 26O | 3/2+# | ||
| 28O | 8 | 20 | 28,05591(75)# | <100 нс | 2n | 26O | 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.
- 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 2 3 4 K. L. Barbalace. Periodic Table of Elements: O - Oxygen. EnvironmentalChemistry.com. Дата обращения: 17 декабря 2007. Архивировано 18 августа 2020 года.
- ↑ Cook, 1968, p. 500.
- ↑ 1 2 3 4 B. S. Meyer (September 19-21, 2005). "Nucleosynthesis and galactic chemical evolution of the isotopes of oxygen" (PDF). Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute. Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System. Gatlinburg, Tennessee. 9022. Архивировано (PDF) 29 декабря 2010. Дата обращения: 9 апреля 2011.
{{cite conference}}: Википедия:Обслуживание CS1 (формат даты) (ссылка) - ↑ Emsley, 2001, p. 297.
- ↑ Способ обогащения изотопа кислорода. Дата обращения: 23 мая 2018. Архивировано 24 мая 2018 года.
- ↑ способ разделения изотопов кислорода. Дата обращения: 23 мая 2018. Архивировано 24 мая 2018 года.
- .
- ↑ Starr, Michelle Scientists Have Observed a Never-Before-Seen Form of Oxygen (амер. англ.). ScienceAlert (30 августа 2023). Дата обращения: 2 сентября 2023. Архивировано 31 августа 2023 года.
- ↑ Oxygen-24. WWW Table of Radioactive Isotopes. LUNDS Universitet, LBNL Isotopes Project (28 февраля 1999). Дата обращения: 8 июня 2009. Архивировано 28 июля 2012 года.
- ↑ NUDAT. Дата обращения: 6 июля 2009. Архивировано 28 июля 2012 года.
- ↑ NUDAT. Дата обращения: 6 июля 2009. Архивировано 28 июля 2012 года.
- ↑ NUDAT. Дата обращения: 6 июля 2009. Архивировано 28 июля 2012 года.
- ↑ Periodic Table of Elements: O — Oxygen (EnvironmentalChemistry.com). Дата обращения: 9 апреля 2011. Архивировано 18 августа 2020 года.
- ↑ Periodic Table of Elements: F — Fluorine (EnvironmentalChemistry.com)
- ↑ oxygen 15 — definition of oxygen 15 in the Medical dictionary — by the Free Online Medical Dictionary, Thesaurus and Encyclopedia. Дата обращения: 9 апреля 2011. Архивировано 10 февраля 2022 года.
- .
- ↑
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 // Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements (англ.). — Oxford, England, UK: Oxford University Press, 2001. — P. 297—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.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
