Izotopy dusíku - Isotopes of nitrogen
| |||||||||||||||||||||||||||||
| Standardní atomová hmotnost Ar, standardní(N) |
| ||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Přírodní dusík (7N) se skládá ze dvou stájí izotopy: velká většina (99,6%) přirozeně se vyskytujícího dusíku je dusík-14, přičemž zbytek je dusík-15. Čtrnáct radioizotopy jsou také známé, s atomové hmotnosti v rozmezí od 10 do 25, spolu s jedním jaderný izomer, 11 mN. Všechny tyto radioizotopy jsou krátkodobé, nejdelší je dusík-13 s poločasem 9 965 minut. Všichni ostatní mají poločasy pod 7,15 sekundy, přičemž většina z nich je pod 620 milisekund. Většina izotopů s čísla atomové hmotnosti pod 14 rozpadnout na izotopy uhlíku, zatímco většina izotopů s hmotností nad 15 se rozpadá na izotopy kyslíku. Nejkratším známým izotopem je dusík-10 s poločasem asi 200 yoctoseconds.
Seznam izotopů
| Nuklid[2] [n 1] | Z | N | Izotopová hmota (Da )[3] [č. 2][č. 3] | Poločas rozpadu [šířka rezonance ] | Rozklad režimu [č. 4] | Dcera izotop [č. 5] | Roztočit a parita [č. 6][č. 7] | Přirozená hojnost (molární zlomek) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Budicí energie | Normální poměr | Rozsah variací | |||||||
| 10N | 7 | 3 | 10.04165(43) | 200(140)×10−24 s [2,3 (16) MeV] | p | 9 C | (2−) | ||
| 11N | 7 | 4 | 11.02609(5) | 550(20)×10−24 s [1,58 (+ 75–52) MeV] | p | 10 C | 1/2+ | ||
| 11 mN | 740 (60) keV | 690(80)×10−24 s | 1/2− | ||||||
| 12N | 7 | 5 | 12.0186132(11) | 11 000 (16) ms | β+ (96.5%) | 12 C | 1+ | ||
| β+, α (3.5%) | 8 Být [č. 8] | ||||||||
| 13N[č. 9] | 7 | 6 | 13.00573861(29) | 9,965 (4) min | β+ | 13 C | 1/2− | ||
| 14N[č. 10] | 7 | 7 | 14.00307400446(21) | Stabilní | 1+ | 0.99636(20) | 0.99579–0.99654 | ||
| 15N | 7 | 8 | 15.0001088989(6) | Stabilní | 1/2− | 0.00364(20) | 0.00346–0.00421 | ||
| 16N | 7 | 9 | 16.0061019(25) | 7,13 odst. 2 písm | β− (99.99855%) | 16 Ó | 2− | ||
| β−, α (0,00145%) | 12 C | ||||||||
| 16 mN | 120,42 (12) keV | 5,25 (6) us | IT (99,9996%) | 16 N | 0− | ||||
| β− (0.0004%) | 16 Ó | ||||||||
| 17N | 7 | 10 | 17.008449(16) | 4,173 (4) s | β−, n (95,0%) | 16 Ó | 1/2− | ||
| β− (4.9975%) | 17 Ó | ||||||||
| β−, α (0,0025%) | 13 C | ||||||||
| 18N | 7 | 11 | 18.014078(20) | 619,2 (19) ms | β− (80.8%) | 18 Ó | 1− | ||
| β−, α (12,2%) | 14 C | ||||||||
| β−, n (7,0%) | 17 Ó | ||||||||
| 19N | 7 | 12 | 19.017022(18) | 336 (3) ms | β− (58.2%) | 19 Ó | (1/2−) | ||
| β−, n (41,8%) | 18 Ó | ||||||||
| 20N | 7 | 13 | 20.02337(8) | 136 (3) ms | β− (57.1%) | 20Ó | |||
| β−, n (42,9%) | 19Ó | ||||||||
| 21N | 7 | 14 | 21.02709(14) | 84 (7) ms | β−, n (90,5%) | 20Ó | (1/2−) | ||
| β− (9.5%) | 21Ó | ||||||||
| 22N | 7 | 15 | 22.03410(22) | 23 (3) ms | β− (54%) | 22Ó | 0−# | ||
| β−, n (34%) | 21Ó | ||||||||
| β−, 2n (12%) | 20Ó | ||||||||
| 23N | 7 | 16 | 23.03942(45) | 13,9 (14) ms [14.1+12 −15 slečna] | β− (50%) | 23Ó | 1/2−# | ||
| β−, n (42%) | 22Ó | ||||||||
| β−, 2n (8%) | 21Ó | ||||||||
| 24N | 7 | 17 | 24.05039(43)# | <52 ns | n | 23N | |||
| 25N | 7 | 18 | 25.06010(54)# | <260 ns | 1/2−# | ||||
- ^ mN - vzrušený jaderný izomer.
- ^ () - Nejistota (1σ) je uveden v stručné formě v závorkách za odpovídajícími posledními číslicemi.
- ^ # - Atomic mass checked #: hodnota a nejistota odvozené nikoli z čistě experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů z Mass Surface (TMS ).
- ^ Režimy rozpadu:
TO: Izomerní přechod n: Emise neutronů p: Protonová emise - ^ Tučný symbol jako dcera - dcera produkt je stabilní.
- ^ () hodnota rotace - označuje rotaci se slabými argumenty přiřazení.
- ^ # - Hodnoty označené # nejsou čistě odvozeny z experimentálních údajů, ale alespoň částečně z trendů sousedních nuklidů (TNN ).
- ^ Okamžitě se rozpadá na dvě alfa částice pro čistou reakci 12N → 34On + e+.
- ^ Použito v pozitronová emisní tomografie.
- ^ Jedna z mála stájí lichá-lichá jádra
Dusík-13
Dusík-13 a kyslík-15 se produkují v atmosféře, když gama paprsky (například z Blesk ) knock neutrony z dusíku-14 a kyslíku-16:
- 14N + γ → 13N + n
- 16O + γ → 15O + n
Dusík-13 se rozpadá s poločasem deset minut na uhlík-13 a emituje a pozitron. Pozitron rychle zničí elektronem a produkuje dva gama paprsky asi 511 keV. Po blesku toto gama záření zemře s poločasem deseti minut, ale tyto nízkoenergetické gama paprsky procházejí vzduchem v průměru jen asi 90 metrů, takže je lze detekovat pouze asi minutu, protože "mrak" z 13N a 15O plave, nesen větrem.[4]
Dusík-14
Dusík-14 je jedním ze dvou stabilní (ne-radioaktivní ) izotopy z chemický prvek dusík, což tvoří asi 99,636% přírodního dusíku.
Dusík-14 je jedním z mála stabilní nuklidy s lichým počtem protonů a neutronů (každý sedm) a jako jediný tvoří většinu svého prvku. Každý z protonů nebo neutronů přispívá a jaderná rotace plus nebo minus točit 1/2, což dává jádru úplnou magnetiku roztočit jednoho.
Jako všechny prvky těžší než lithium, původní zdroj dusíku-14 a dusíku-15 v Vesmír je věřil být hvězdná nukleosyntéza, kde jsou vyráběny jako součást cyklus uhlík-dusík-kyslík.
Dusík-14 je zdrojem přirozeně se vyskytujících, radioaktivních, uhlík-14. Některé druhy kosmické záření způsobit a jaderná reakce s dusíkem-14 ve vyšších vrstvách atmosféry Země, čímž vzniká uhlík-14, který se rozpadá zpět na dusík-14 s a poločas rozpadu 5 730 ± 40 let.[5]
Dusík-15
Dusík-15 je vzácná stáj izotop z dusík. Dva zdroje dusíku-15 jsou pozitronová emise z kyslík-15[6] a rozpad beta z uhlík-15. Dusík-15 představuje jeden z nejnižších příčných řezů tepelných neutronů ze všech izotopů.[7]
Dusík-15 se často používá v NMR (NMR spektroskopie dusíku-15 ). Na rozdíl od hojnějšího dusíku-14, který má celé číslo jaderný roztočit a tedy a kvadrupólový moment, 15N má zlomek jaderná rotace jedné poloviny, což nabízí výhody pro NMR, jako je užší šířka čáry.
Sledování dusíku-15 je technika používaná ke studiu dusíkový cyklus.
Izotopové podpisy
Reference
- ^ Meija, Juris; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)“. Čistá a aplikovaná chemie. 88 (3): 265–91. doi:10.1515 / pac-2015-0305.
- ^ Poločas rozpadu, režim rozpadu, jaderný spin a izotopové složení pocházejí z:
Audi, G .; Kondev, F. G .; Wang, M .; Huang, W. J .; Naimi, S. (2017). „Hodnocení jaderných vlastností NUBASE2016“ (PDF). Čínská fyzika C.. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. - ^ Wang, M .; Audi, G .; Kondev, F. G .; Huang, W. J .; Naimi, S .; Xu, X. (2017). „Hodnocení atomové hmotnosti AME2016 (II). Tabulky, grafy a odkazy“ (PDF). Čínská fyzika C.. 41 (3): 030003-1–030003-442. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
- ^ Teruaki Enoto; et al. (23. listopadu 2017). "Fotonukleární reakce vyvolané bleskovým výbojem". Příroda. 551 (7681): 481–484. arXiv:1711.08044. Bibcode:2017Natur.551..481E. doi:10.1038 / příroda24630. PMID 29168803.
- ^ Godwin, H (1962). „Poločas rozpadu radiokarbonátu“. Příroda. 195 (4845): 984. Bibcode:1962 Natur.195..984G. doi:10.1038 / 195984a0.
- ^ CRC Handbook of Chemistry and Physics (64. vydání). 1983–1984. p. B-234.
- ^ „Vyhodnocování a vykreslování souboru jaderných dat (ENDF)“. Národní jaderné datové centrum.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
