| |||||||||||||||||||||||||||||
| Стандартный атомный вес A r, стандартный (Н) |
| ||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Природный азот ( 7 N) состоит из двух стабильных изотопов : подавляющее большинство (99,6%) природного азота - это азот-14 , а остальная часть - азот-15 . Также известны четырнадцать радиоизотопов с атомными массами от 10 до 25, а также один ядерный изомер , 11 м Н. 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 атомными массовыми числами ниже 14 распадаются наизотопы углерода , тогда как большинство изотопов с массой выше 15 распадаются на изотопы кислорода . Самый короткоживущий из известных изотопов - это азот-10 с периодом полураспада около 200 йоктосекунд .
Список изотопов [ править ]
| Нуклид [2] [n 1] | Z | N | Изотопная масса ( Да ) [3] [n 2] [n 3] | Период полураспада [ ширина резонанса ] | Режим распада [n 4] | Дочерний изотоп [n 5] | Спин и четность [n 6] [n 7] | Естественное изобилие (мольная доля) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергия возбуждения | Нормальная пропорция | Диапазон вариации | |||||||
| 10 с.ш. | 7 | 3 | 10,04165 (43) | 200 (140) × 10 −24 с [2,3 (16) МэВ] | п | 9 C | (2-) | ||
| 11 с.ш. | 7 | 4 | 11.02609 (5) | 550 (20) × 10 −24 с [1,58 (+ 75−52) МэВ] | п | 10 C | 1/2 + | ||
| 11м с.ш. | 740 (60) кэВ | 690 (80) × 10 −24 с | 1 / 2- | ||||||
| 12 с.ш. | 7 | 5 | 12.0186132 (11) | 11.000 (16) мс | β + (96,5%) | 12 C | 1+ | ||
| β + , α (3,5%) | 8 Быть [n 8] | ||||||||
| 13 N [n 9] | 7 | 6 | 13.00573861 (29) | 9,965 (4) мин | β + | 13 C | 1 / 2- | ||
| 14 N [n 10] | 7 | 7 | 14.00307400446 (21) | Стабильный | 1+ | 0,99636 (20) | 0,99579–0,99654 | ||
| 15 с.ш. | 7 | 8 | 15,0001088989 (6) | Стабильный | 1 / 2- | 0,00364 (20) | 0,00346–0,00421 | ||
| 16 с.ш. | 7 | 9 | 16.0061019 (25) | 7,13 (2) с | β - (99,99855%) | 16 О | 2− | ||
| β - , α (0,00145%) | 12 C | ||||||||
| 16 м с.ш. | 120,42 (12) кэВ | 5,25 (6) мкс | ИТ (99,9996%) | 16 N | 0− | ||||
| β - (0,0004%) | 16 О | ||||||||
| 17 с.ш. | 7 | 10 | 17.008449 (16) | 4,173 (4) с | β - , n (95,0%) | 16 О | 1 / 2- | ||
| β - (4,9975%) | 17 О | ||||||||
| β - , α (0,0025%) | 13 C | ||||||||
| 18 с.ш. | 7 | 11 | 18.014078 (20) | 619,2 (19) мс | β - (80,8%) | 18 О | 1− | ||
| β - , α (12,2%) | 14 C | ||||||||
| β - , n (7,0%) | 17 О | ||||||||
| 19 с.ш. | 7 | 12 | 19.017022 (18) | 336 (3) мс | β - (58,2%) | 19 О | (1 / 2-) | ||
| β - , n (41,8%) | 18 О | ||||||||
| 20 с.ш. | 7 | 13 | 20,02337 (8) | 136 (3) мс | β - (57,1%) | 20 O | |||
| β - , n (42,9%) | 19 O | ||||||||
| 21 с.ш. | 7 | 14 | 21.02709 (14) | 84 (7) мс | β - , n (90,5%) | 20 O | (1 / 2-) | ||
| β - (9,5%) | 21 O | ||||||||
| 22 с.ш. | 7 | 15 | 22.03410 (22) | 23 (3) мс | β - (54%) | 22 O | 0− # | ||
| β - , n (34%) | 21 O | ||||||||
| β - , 2n (12%) | 20 O | ||||||||
| 23 с.ш. | 7 | 16 | 23.03942 (45) | 13,9 (14) мс [14.1+12 −15 мс ] | β - (50%) | 23 O | 1/2 - # | ||
| β - , n (42%) | 22 O | ||||||||
| β - , 2n (8%) | 21 O | ||||||||
| 24 с.ш. | 7 | 17 | 24.05039 (43) # | <52 нс | п | 23 с.ш. | |||
| 25 с.ш. | 7 | 18 | 25.06010 (54) # | <260 нс | 1/2 - # | ||||
- ^ m N - Возбужденный ядерный изомер .
- ^ () - Неопределенность (1 σ ) дана в сжатой форме в скобках после соответствующих последних цифр.
- ^ # - Атомная масса с пометкой #: значение и погрешность получены не из чисто экспериментальных данных, а, по крайней мере, частично из тенденций, полученных с помощью массовой поверхности (TMS).
- ^
Режимы распада:
ЭТО: Изомерный переход n: Эмиссия нейтронов п: Эмиссия протонов - ^ Дочерний символ жирным шрифтом - Дочерний продукт стабилен.
- ^ () значение спина - указывает вращение со слабыми аргументами присваивания.
- ^ # - Значения, отмеченные знаком #, 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 12 N → 3 4 He + e + .
- ^ Используется в позитронно-эмиссионной томографии .
- ^ Одно из немногих стабильных нечетно-нечетных ядер
Азот-13 [ править ]
Азот-13 и кислород-15 образуются в атмосфере, когда гамма-лучи (например, от молнии ) выбивают нейтроны из азота-14 и кислорода-16:
- 14 N + γ → 13 N + n
- 16 O + γ → 15 O + п
Азот-13 распадается с периодом полураспада десять минут до углерода-13, испуская 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 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» 13 N и 15 O плывет, уносимое ветром. [4]
Азот-14 [ править ]
Азот-14 является одним из двух стабильных (не радиоактивных ) изотопов от химического элемента азота , который составляет около 99.636% природного азота.
Азот-14 - один из очень немногих стабильных нуклидов с нечетным числом протонов и нейтронов (по семь каждого) и единственный, который составляет большую часть своего элемента. Каждый протон или нейтрон вносит ядерный спин с плюсовым или минусовым спином 1/2 , что дает ядру общий магнитный спин, равный единице.
Как и все элементы тяжелее лития , исходным источником азота-14 и азота-15 во Вселенной считается звездный нуклеосинтез , где они образуются как часть цикла углерод-азот-кислород .
Азот-14 является источником природного радиоактивного углерода-14 . Некоторые виды космического излучения вызывают ядерную реакцию с азотом-14 в верхних слоях атмосферы Земли, в результате чего образуется углерод-14, который снова распадается до азота-14 с периодом полураспада 5730 ± 40 лет. [5]
Азот-15 [ править ]
Азот-15 является редким стабильным изотопом из азота . Два источника азота-15 , являются позитронно - эмиссионной из кислорода-15 [6] , и бета - распад из углерода-15 . Азот-15 представляет собой одно из самых низких сечений захвата тепловых нейтронов среди всех изотопов. [7]
Азот-15 часто используется в ЯМР ( ЯМР-спектроскопия азота-15 ). В отличие от более распространенного азота-14, который имеет целочисленный ядерный спин и, следовательно, квадрупольный момент , 15 N имеет дробный ядерный спин, равный половине, что дает преимущества для ЯМР, такие как более узкая ширина линии.
Отслеживание азота-15 - это метод, используемый для изучения азотного цикла .
Изотопные подписи [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Meija, Juris; и другие. (2016). «Атомный вес элементов 2013 (Технический отчет IUPAC)» . Чистая и прикладная химия . 88 (3): 265–91. DOI : 10,1515 / пак-2015-0305 .
- ^ Период полураспада, мода распада, ядерный спин и изотопный состав взяты из: Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Wang, M .; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 41/3/030001 .
- ^ Ван, М .; Audi, G .; Кондев Ф.Г .; Хуанг, WJ; Naimi, S .; Сюй, X. (2017). «Оценка атомной массы AME2016 (II). Таблицы, графики и ссылки» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030003-1–030003-442. DOI : 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 : 2017Natur.551..481E . DOI : 10.1038 / nature24630 . PMID 29168803 .
- ^ Годвин, H (1962). «Период полураспада радиоуглерода». Природа . 195 (4845): 984. Bibcode : 1962Natur.195..984G . DOI : 10.1038 / 195984a0 .
- ^ Справочник CRC по химии и физике (64-е изд.). 1983–1984 гг. п. Б-234.
- ^ «Поиск и построение оценочного файла ядерных данных (ENDF)» . Национальный центр ядерных данных.
| vтеИзотопы из химических элементов | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
