Den oxygen har 17 isotoper med kendt massetal på 12 til 28. Tre af dem er stabile, 16 O, 17 O og 18 O, den første er ultra-flertal i naturen (mere end 99,75% naturlig oxygen). Ilt tildeles en standard atommasse på 15.9994 (3) u .
De øvrige 10 isotoper er radioaktive, alle kortvarige, 15 O er den med den længste halveringstid (122,24 sekunder) og 12 O den korteste (580 (30) × 10 −24 sekunder).
De første forsøg på isotopseparation af 16 O og 18 O går tilbage til 1935, da Harold Clayton Urey forsøgte at adskille de forskellige isotopiske former for vand med en destillationskolonne med roterende bånd .
Blandt de første anvendelser af disse isotoper var undersøgelsen af mekanismer inden for organisk kemi, især for mekanismerne til forestring og hydrolyse .
Naturligt ilt består af de tre stabile isotoper 16 O , 17 O og 18 O , hvor 16 O er den mest rigelige . Den store relative og absolutte overflod på 16 O forklares ved, at det er et hovedprodukt af stjerneudvikling såvel som en primær isotop, dvs. det kan produceres af stjerner, der oprindeligt kun var sammensat af brint . Det meste af 16 O syntetiseres i slutningen af heliumfusionsprocessen i stjerner; den tredobbelte alfa-reaktion skaber carbon 12 ( 12 C), der fanger en yderligere kerne af helium 4 ( 4 He) for at producere 16 O. Neonfusion producerer også 16 O. 17 O og 18 O er begge sekundære isotoper, dvs. deres nukleosyntese kræver en "frøkerne". 17 O produceres hovedsageligt ved fusion af brint til helium under CNO-cyklussen , hvilket gør det til en almindelig isotop i områder med stjernebrændende brint. 18 O produceres hovedsageligt når 14 N (rigeligt under CNO-cyklussen) fanger en kerne på 4 He (med andre ord en alfapartikel ) hvilket gør 18 O til en fælles isotop i de heliumrige områder af stjernen. Omkring en milliard grader Celsius er nødvendig for at to iltkerner gennemgår nuklear fusion for at danne tungere isotoper af svovl .
Vandmolekyler, der indeholder den lettere isotop, er mere tilbøjelige til at fordampe og falde tilbage som nedbør , så gletschervand og polaris indeholder lidt mindre (0,1981%) af isotopen tung 18 O end luft (0,204%) eller havvand (0,1995%). Denne forskel muliggør analyser af gamle temperaturer via undersøgelse af iskerner.
Isotop | Overflod
(molprocent) |
Vifte af variationer |
---|---|---|
16 O | 99,757 (16)% | 99,738 - 99,776 |
17 O | 0,038 (1)% | 0,037 - 0,04 |
18 O | 0,205 (14)% | 0,188 - 0,222 |
Oxygen 16 ( 16 O) er iltens isotop med en kerne, der består af 8 protoner og 8 neutroner . Det er den mest rigelige isotop (99,8%), hvilket betyder, at når vi i praksis taler om ilt, taler vi om denne isotop, især blandt fysikere, der systematisk refererer til den, så kemikere henviser til den naturligt rigelige blanding af isotoper som ilt, hvilket førte til lidt forskellige masseskalaer i de to discipliner på det tidspunkt (indtil 1959), hvor atommasseenheden blev defineret som 1 ⁄ 16 af massen af et "ilt" atom. Denne dualitet forsvandt i 1959/1960, da IUPAC og IUPAP blev enige om at tage den tolvte del af atommassen af carbon 12 ( 12 C) som en samlet atommasseenhed eller dalton .
Oxygen 17 ( 17 O) er iltens isotop med en kerne, der består af 8 protoner og 9 neutroner . Det er en knap isotop (0,0373% i havvand, cirka dobbelt så meget som deuterium ). Dens spin på 5/2 + gør det til den eneste stabile isotop, der kan bruges i NMR-undersøgelser.
Oxygen 18 ( 18 O) er isotopen for ilt med en kerne, der består af 8 protoner og 10 neutroner . Det er en knap isotop (0,204%). Det bruges i radiofarmakologi i form af vand beriget med H 2 18 O arter.at fremstille ved bombardement af protoner - hydrogenioner H + - accelereret i en cyclotron eller i en lineær accelerator , fluor-18 , som f.eks. anvendes i form af fluorodeoxyglucose ( 18 F) ( 18 F-FDG) i rammerne for positronemissionstomografi . I paleoklimatologi tillader det bemærkede forhold δ 18 O, svarende til 18 O / 16 O- forholdet , registreret i iskerner i Arktis eller Antarktis at bestemme nedbørstemperaturen gennem tiderne.
14 radioisotoper blev karakteriseret, den mest stabile var 15 O med en halveringstid på 122,24 s og 14 O med en halveringstid på 70,606 s. Alle andre isotoper har halveringstider på mindre end 27 s, og de fleste er mindre end 83 millisekunder (ms).
Isotoper, der er lettere end stabile isotoper, henfalder hovedsageligt ved β + henfald til nitrogenisotoper , de tungere hovedsageligt ved β - henfald til fluorisotoper . Isotoper med et massetal større end 24 ( 25 O, 26 O, 27 O og 28 O) er uden for grænsen for neutronstabilitet og er derfor særligt ustabile og henfalder ved emission af neutroner til isotopen med en neutron mindre med en halv- levetid på et par snesevis af nanosekunder.
I april 2019meddeles, af et team fra University of Washington ( USA ), opdagelsen af den letteste isotop af ilt, ( 11 O).
Oxygen 13 ( 13 O) er iltens isotop med en kerne, der består af 8 protoner og 5 neutroner. Det er en ustabil isotop af spin 3/2 - . Dens atomvægt er 13.0248 amu . Det henfalder til nitrogen-13 ved elektronopsamling med en halveringstid på 8,58 ms og en henfaldsenergi på 17,765 MeV . Det produceres ved henfald af fluor 14 .
Oxygen 15 ( 15 O) er iltens isotop med en kerne, der består af 8 protoner og 7 neutroner og en atommasse på 15,0030654 amu. Dens halveringstid er 122 sekunder. Det bruges ofte i positronemissionstomografi .
Isotop symbol |
Z ( p ) | N ( n ) | Isotopisk masse (u) | Halvt liv | Forfaldstilstand (er) |
Isotop (er) -son | Nukleart spin |
---|---|---|---|---|---|---|---|
12 O | 8 | 4 | 12.034405 (20) | 580 (30) × 10 −24 s [0,40 (25) MeV] |
2p (60,0%) | 10 ° C | 0+ |
p (40,0%) | 11 N | ||||||
13 O | 8 | 5 | 13.024812 (10) | 8,58 (5) ms | β + (89,1%) | 13 N | (3 / 2-) |
β + , p (10,9%) | 12 C | ||||||
14 O | 8 | 6 | 14.00859625 (12) | 70.598 (18) s | β + | 14 N | 0+ |
15 O | 8 | 7 | 15.0030656 (5) | 122,24 (16) s | β + | 15 N | 1 / 2- |
16 O | 8 | 8 | 15.99491461956 (16) | Stabil | 0+ | ||
17 O | 8 | 9 | 16.99913170 (12) | Stabil | 5/2 + | ||
18 O | 8 | 10 | 17.9991610 (7) | Stabil | 0+ | ||
19 O | 8 | 11 | 19.003580 (3) | 26.464 (9) s | β - | 19 F | 5/2 + |
20 O | 8 | 12 | 20.0040767 (12) | 13,51 (5) s | β - | 20 F. | 0+ |
21 O | 8 | 13 | 21.008656 (13) | 3.42 (10) s | β - | 21 F | (1 / 2.3 / 2.5 / 2) + |
22 O | 8 | 14 | 22.00997 (6) | 2,25 (15) s | β - (78,0%) | 22 F | 0+ |
β - , n (22,0%) | 21 F | ||||||
23 O | 8 | 15 | 23.01569 (13) | 82 (37) ms | β - , n (57,99%) | 22 F | 1/2 + # |
β - (42,0%) | 21 F | ||||||
24 O | 8 | 16 | 24.02047 (25) | 65 (5) ms | β - , n (57,99%) | 23 F | 0+ |
β - (42,01%) | 24 F. | ||||||
25 O | 8 | 17 | 25.02946 (28) # | 5,2 × 10 −8 s | ikke | 24 O | (3/2 +) # |
26 O | 8 | 18 | 26.03834 (28) # | 4,0 × 10 −8 s | β - | 26 F | 0+ |
ikke | 25 O | ||||||
27 O | 8 | 19 | 27.04826 (54) # | <260 ns | ikke | 26 O | (3/2 +) # |
28 O | 8 | 20 | 28.05781 (64) # | <260 ns | ikke | 27 O | 0+ |
1 | H | Hej | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Være | B | VS | IKKE | O | F | Født | ||||||||||||||||||||||||
3 | Ikke relevant | Mg | Al | Ja | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Det | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Eller | Cu | Zn | Ga | Ge | Es | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | I | Sn | Sb | Du | jeg | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Det | Det her | Pr | Nd | Om eftermiddagen | Sm | Havde | Gd | TB | D y | Ho | Er | Tm | Yb | Læs | Hf | Dit | W | Re | Knogle | Ir | Pt | På | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | På | Rn |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Kunne det | Er | Cm | Bk | Jf | Er | Fm | Md | Ingen | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |