Hapen isotoopit

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 20. heinäkuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 4 muokkausta .

Hapen isotoopit ovat hapen kemiallisen alkuaineen  lajikkeita, joiden atomiytimessä on eri määrä neutroneja . Tunnetaan 16 hapen isotooppia , joiden massaluvut ovat 11-26 ( protonien lukumäärä 8, neutronien lukumäärä 3-18). Ydinisomeerit ovat tuntemattomia.

Luonnollinen happi koostuu kolmen stabiilin isotoopin seoksesta:

• 16 O ( isotooppien määrä 99,76 %)
• 17 O (isotooppien määrä 0,04 %)
• 18 O (isotooppien määrä 0,20 %)

Pisin radioaktiivinen isotooppi on 15 O, ja sen puoliintumisaika on 122,24 sekuntia.

Stabiilit isotoopit

Luonnon happi koostuu kolmesta stabiilista isotoopista, 16 O , 17 O ja 18 O , joista 16 O on runsain (99,762 %) happi-isotooppi [1] .

Isotoopin 16 O vallitsevuus selittyy sillä, että se muodostuu tähdissä tapahtuvan lämpöydinfuusion prosessissa [2] .

Suurin osa 16 O:sta muodostuu tähtien heliumin fuusioprosessin lopussa. Kolmoisalfa- reaktion aikana syntetisoituu 12 C - isotooppi , joka vangitsee ylimääräisen 4 He - ytimen . Lisäksi neonin ydinpolton aikana muodostuu 16 O:ta [2] .

17O ja 18O ovat sekundäärisiä isotooppeja. 17O muodostuu pääasiassa CNO-kierron aikana ja sijaitsee pääasiassa vedyn polttovyöhykkeessä [2] . Suurin osa 18 O:sta muodostuu reaktiossa, jossa 14 N isotooppi sieppaa 4 He - ydintä ja kerääntyy tähtien heliumvyöhykkeelle [2] . Kahden happiytimen fuusio ja rikkiytimen muodostuminen vaatii miljardin kelvinin lämpötilan [ 3] .

Maan ilmakehän happea on 99,759 % 16O , 0,037 % 17O ja 0,204 % 18O [ 4] .

Oxygen-18

Sitä käytetään 18 F :n synteesissä kohteiden protonipommitusmenetelmällä 18 O:lla kiihdyttimissä. Tätä varten luonnollista happea rikastetaan 18 O:lla 95 %:iin. Isotooppien erottelu suoritetaan tislaamalla ja/tai sentrifugoimalla [5] [6] .

Radioisotoopit

Keinotekoiset hapen isotoopit tunnetaan myös massaluvuilla 12-24 [1] . Stabiiliimmat ovat 15 O puoliintumisajalla 122,24 s ja 14 O puoliintumisajalla 70,606 s [ 1] . Kaikkien muiden radioaktiivisten isotooppien puoliintumisajat ovat alle 27 sekuntia, useimpien niistä puoliintumisajat alle 83 millisekuntia [1] . Esimerkiksi 24 O :n puoliintumisaika on 61 ms [7] .

Yleisin hajoamisreitti kevyille isotoopeille on β + hajoaminen (jossa muodostuu typen isotooppeja) [8] [9] [10] ja raskaille isotoopeille - β- hajoaminen ( fluori -isotooppien muodostuessa ).

Oxygen-13

Happi-13 on epästabiili hapen isotooppi, jonka ydin koostuu 8 protonista ja 5 neutronista. Ydinspin 3/2, puoliintumisaika 8,58 ms. Atomimassa 13,0248 amu. e. m. Se muuttuu 13 N : ksi elektronien sieppauksella vapauttamalla 17,765 MeV :n hajoamisenergiaa [11] . Se on fluori-14 :n hajoamistuote [12] . Rutherford hankki sen ensin pommittamalla typpiytimiä alfahiukkasilla.

Oxygen-15

Isotooppia 15 O käytetään positroniemissiotomografiassa , mutta paljon harvemmin kuin 18 F tai 11 C. Tämä johtuu 15 O :n liian lyhyestä puoliintumisajasta . 15 O:n ydin koostuu 8 protonista, 7 neutronista, atomimassa 15,0030654 a.u. e. m. Puoliintumisaika on 122 sekuntia [13] .

Isotooppitaulukko

Nuklidi symboli	Z ( p )	N( n )	Isotoopin massa [14] ( a.u.m. )	Puoliintumisaika [ 15] (T 1/2 )	Decay kanava	Hajoamistuote	Ytimen spin ja pariteetti [15]	Isotoopin esiintyvyys luonnossa	Isotooppien runsauden muutoksien vaihteluväli luonnossa
	Herätysenergia
11 O	kahdeksan	3	11.051250(60)	(1,98 ± (22))⋅10 -22  s [ 2,31 ± 0,14 ]	2p	9C _	(3/2−)
12 O	kahdeksan	neljä	12.034368(13)	(8,9 ± (33))⋅10 -21  s	2p (60,0 %)	10C _	0+
13 O	kahdeksan	5	13.024815(10)	8,58±(5)ms	β + (89,1 %)	13 N	(3/2−)
					β + , p (10,9 %)	12C _
14 O	kahdeksan	6	14.008596706(27)	70,621 ± (11) s	β +	14 N	0+
15 O	kahdeksan	7	15.0030656(5)	122,266 ± (43) s	β +	15 N	1/2−
16 O	kahdeksan	kahdeksan	15.9949146193(3)	vakaa			0+	0,99757(16)	0,99738–0,99776
17 O	kahdeksan	9	16.9991317560(7)	vakaa			5/2+	3.8(1)⋅10 −4	(3,7–4,0)⋅10 −4
18 O	kahdeksan	kymmenen	17,9991596121(7)	vakaa			0+	2.05(14)⋅10 −3	(1,88–2,22)⋅10 −3
19 O	kahdeksan	yksitoista	19.0035780(28)	26,470 ± (6) s	β −	19F _	5/2+
20o _	kahdeksan	12	20.0040754(9)	13,51±(5) s	β −	20F _	0+
21 O	kahdeksan	13	21.008655(13)	3,42±(10) s	β −	21F _	(5/2+)
22 O	kahdeksan	neljätoista	22.00997(6)	2,25 ± (9) s	β − (> 78 %)	22F _	0+
					β − , n (<22 %)	21F _
23 O	kahdeksan	viisitoista	23.01570(13)	97 ± (8) ms	β − (93 %)	23F _	1/2+
					β − , n (7 %)	22F _
24 O	kahdeksan	16	24.01986(18)	77,4± (45) ms	β − (57 %)	24F _	0+
					β − , n (43 %)	23F _
25 O	kahdeksan	17	25.02934(18)	(5,18 ± (0,35))⋅10 -21  s	n	24 O	3/2+#
26 O	kahdeksan	kahdeksantoista	26.03721(18)	4,2(33)⋅10 -12 s	2n	24 O	0+
27 O	kahdeksan	19	27.04796(54)#	< 260 ns	n	26 O	3/2+#
28 O	kahdeksan	kaksikymmentä	28.05591(75)#	< 100 ns	2n	26 O	0+

Taulukon selitykset

• Isotooppien määrät on annettu useimmille luonnollisille näytteille. Muissa lähteissä arvot voivat vaihdella suuresti.

• Indeksit 'm', 'n', 'p' (symbolin vieressä) osoittavat nuklidin virittyneitä isomeerisiä tiloja.

• Lihavoidut symbolit osoittavat stabiileja hajoamistuotteita.

• Hashilla (#) merkityt arvot eivät ole johdettu pelkästään kokeellisista tiedoista, vaan ne on (ainakin osittain) arvioitu naapurinuklidien systemaattisista trendeistä (samalla Z- ja N -suhteella ). Epävarmuusspin ja/tai pariteettiarvot on suljettu suluissa.

• Epävarmuus annetaan suluissa olevana numerona, joka ilmaistaan ​​viimeisen merkitsevän numeron yksiköissä, tarkoittaa yhtä keskihajontaa (poikkeuksena isotoopin runsaus ja standardiatomimassa IUPAC -tietojen mukaan, jolle on monimutkaisempi epävarmuuden määritelmä käytetty). Esimerkit: 29770,6(5) tarkoittaa 29770,6 ± 0,5; 21,48(15) tarkoittaa 21,48 ± 0,15; −2200.2(18) tarkoittaa −2200.2 ± 1.8.

Katso myös

• Dole-efekti
• Nukleosynteesi
• Happi
• Ydinfysiikka

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 4 K. L. Barbalace. Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä: O - Happi . EnvironmentalChemistry.com . Haettu: 17. joulukuuta 2007.  (määrätön)
2. ↑ 1 2 3 4 B. S. Meyer (19.–21. syyskuuta 2005). "Hapen isotooppien nukleosynteesi ja galaktinen kemiallinen evoluutio" (PDF) . NASAn kosmokemian ohjelman ja Lunar and Planetary Instituten julkaisut . Happi varhaisimman aurinkokunnan työryhmä . Gatlinburg, Tennessee. 9022.
3. ↑ Emsley, 2001 , s. 297.
4. ↑ Cook, 1968 , s. 500.
5. ↑ Happi-isotooppirikastusmenetelmä
6. ↑ tapa erottaa hapen isotoopit
7. ↑ Happi-24 . WWW Radioaktiivisten isotooppien taulukko . LUNDS Universitet , LBNL:n isotooppiprojekti (28. helmikuuta 1999). Haettu 8. kesäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 28. heinäkuuta 2012.  (määrätön)
8. ↑ NUDAT . Käyttöpäivä: 6. heinäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 28. heinäkuuta 2012.  (määrätön)
9. ↑ NUDAT . Käyttöpäivä: 6. heinäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 28. heinäkuuta 2012.  (määrätön)
10. ↑ NUDAT . Käyttöpäivä: 6. heinäkuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 28. heinäkuuta 2012.  (määrätön)
11. ↑ Elementtien jaksollinen järjestelmä: O - Happi (EnvironmentalChemistry.com)
12. ↑ Alkuaineiden jaksollinen järjestelmä: F - Fluori (EnvironmentalChemistry.com)
13. ↑ happi 15 - hapen 15 määritelmä lääketieteellisessä sanakirjassa - ilmaisen online-lääketieteellisen sanakirjan, tesaurusten ja tietosanakirjan mukaan
14. ↑ Tiedot perustuvat Huang WJ , Meng Wang , Kondev FG , Audi G. , Naimi S. The Ame2020 atomimassan arviointiin (I). Syöttötietojen arviointi ja säätömenettelyt  (englanniksi)  // Chinese Physics C. - 2021. - Vol. 43 , iss. 3 . - P. 030002-1-030002-342 . doi : 10.1088 / 1674-1137/abddb0 .
15. ↑ 1 2 Tiedot, jotka on annettu Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. The Nubase2020 -arviointi ydinominaisuuksista  // Chinese Physics  C. - 2021. - Vol. 45 , iss. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .

Kirjallisuus

• Cook, Gerhard A.; Lauer, Carol M. Happi // The Encyclopedia of the Chemical Elements  (englanniksi) / Clifford A. Hampel. - New York: Reinhold Book Corporation, 1968. - P. 499-512.
• Emsley, John. Happi // Luonnon rakennuspalikoita: A–Z  elementtien opas . - Oxford, Englanti, Iso-Britannia: Oxford University Press , 2001. - S.  297-304 . — ISBN 0-19-850340-7 .
• Puistot, GD; Mellor, JW Mellorin moderni epäorgaaninen kemia  (määrittelemätön) . – 6. - Lontoo: Longmans, Green and Co , 1939.

isotoopit

yksi 2                             3 neljä 5 6 7 kahdeksan 9 kymmenen yksitoista 12 13 neljätoista viisitoista 16 17 kahdeksantoista yksi x H   x Hän 2 x Li x Ole   x B x C x N x O x F x Ne 3 x Na xMg_ _   x Al x Si x P x S xCl_ _ xAr_ _ neljä x K x Ca   x Sc x Ti x V xCr_ _ xMn_ _ x Fe xCo_ _ x Ni x Cu xZn_ _ x Ga x Ge xAs _ x Se xBr_ _ xKr _ 5 xRb _ xSr_ _   x Y xZr_ _ xNb_ _ x Mo x Tc x Ru x Rh x Pd xAg_ _ x CD x Sisään x Sn x Sb x Te x I x Xe 6 x Cs x Ba x La x Ce x Pr xNd_ _ x pm xSm_ _ xEu_ _ x Gd xTb _ xDy_ _ x Ho x Er x Tm x Yb x Lu x Hf x Ta x W x Re xOs _ xIr_ _ xPt_ _ xAu_ _ x Hg xTl_ _ xPb_ _ x Bi x Po x Klo xRn_ _ 7 xFr_ _ x Ra x Ac xth_ _ xPa _ x U xNp _ x Pu x Am x cm xBk_ _ x Vrt x Es xFm_ _ xMd_ _ x Ei xLr_ _ xRf_ _ xDb_ _ xSg_ _ x Bh x Hs x Mt xDs_ _ xRg_ _ x Cn xNh_ _ xFl_ _ x Mc xLv_ _ x Ts xOg_ _   alkalimetallit maa-alkalimetallit Lantanidit aktinidit siirtymämetallit kevyet metallit Puolimetallit ei-metallit Halogeenit jalokaasut Ominaisuudet tuntemattomat