Isotoper af kvælstof - Isotopes of nitrogen

Hovedisotoper af nitrogen   ( ₇ N)

Isotop Henfald overflod halveringstid ( t 1/2 ) mode produkt 13 N syn 9,965 min β + 13 C 14 N 99,6% stabil 15 N 0,4% stabil
Standard atomvægt A r, standard (N)
udsigt tale redigere

Naturligt kvælstof ( ₇ N) består af to stabile isotoper : langt størstedelen (99,6%) af naturligt forekommende kvælstof er nitrogen-14 , mens resten er nitrogen-15 . Fjorten radioisotoper er også kendt, med atommasser, der spænder fra 10 til 25, sammen med en nuklear isomer , ^11m N. Alle disse radioisotoper er kortvarige, den længstlevende er nitrogen-13 med en halveringstid på 9.965 minutter. Alle de andre har halveringstider under 7,15 sekunder, hvoraf de fleste er under 620 millisekunder. De fleste isotoper med atommassetal under 14 henfalder til isotoper af kulstof , mens de fleste isotoper med masser over 15 henfalder til isotoper af ilt . Den kortvarige kendte isotop er nitrogen-10 med en halveringstid på ca. 200 yoctosekunder .

Liste over isotoper

Nuklide	Z	N	Isotopisk masse ( Da )	Halveringstid [ resonansbredde ]	decay tilstand	Datter isotop	Spin og paritet	Naturlig overflod (molfraktion)
	Spændingsenergi							Normal andel	Område af variation
10 N	7	3	10.04165 (43)	200 (140) × 10 −24 s [2.3 (16) MeV]	s	9 C	(2−)
11 N	7	4	11.02609 (5)	550 (20) × 10 −24 s [1,58 (+ 75−52) MeV]	s	10 C	1/2 +
11m N	740 (60) keV			690 (80) × 10 −24 s			1 / 2−
12 N	7	5	12.0186132 (11)	11.000 (16) ms	β + (96,5%)	12 C	1+
					β + , α (3,5%)	8 Være
13 N	7	6	13.00573861 (29)	9,965 (4) min	β +	13 C	1 / 2−
14 N	7	7	14.00307400446 (21)	Stabil			1+	0,99636 (20)	0,99579–0,99654
15 N	7	8	15.0001088989 (6)	Stabil			1 / 2−	0,00364 (20)	0,00346–0,00421
16 N	7	9	16.0061019 (25)	7.13 (2) s	β - (99,99855%)	16 O	2−
					β - , α (.00145%)	12 C
16m N	120,42 (12) keV			5,25 (6) µs	IT (99,9996%)	16 N	0−
					β - (0,0004%)	16 O
17 N	7	10	17.008449 (16)	4.173 (4) s	β - , n (95,0%)	16 O	1 / 2−
					β - (4,99575%)	17 O
					β - , α (.0025%)	13 C
18 N	7	11	18.014078 (20)	619,2 (19) ms	β - (80,8%)	18 O	1−
					β - , α (12,2%)	14 C
					β - , n (7,0%)	17 O
19 N	7	12	19.017022 (18)	336 (3) ms	β - (58,2%)	19 O	(1 / 2−)
					β - , n (41,8%)	18 O
20 N	7	13	20.02337 (8)	136 (3) ms	β - (57,1%)	20 O
					β - , n (42,9%)	19 O
21 N	7	14	21.02709 (14)	84 (7) ms	β - , n (90,5%)	20 O	(1 / 2−)
					β - (9,5%)	21 O
22 N	7	15	22.03410 (22)	23 (3) ms	β - (54%)	22 O	0− #
					β - , n (34%)	21 O
					β - , 2n (12%)	20 O
23 N	7	16	23.03942 (45)	13,9 (14) ms [ 14.1 +12 −15  ms ]	β - (50%)	23 O	1 / 2− #
					β - , n (42%)	22 O
					β - , 2n (8%)	21 O
24 N	7	17	24.05039 (43) #	<52 ns	n	23 N
25 N	7	18	25.06010 (54) #	<260 ns			1 / 2− #

Kvælstof-13

Nitrogen-13 og oxygen-15 produceres i atmosfæren, når gammastråler (f.eks. Fra lyn ) slår neutroner ud af nitrogen-14 og oxygen-16:

¹⁴ N + y → ¹³ N + n

¹⁶ O + γ → ¹⁵ O + n

Kvælstof-13 henfalder med en halveringstid på ti minutter til kulstof-13 og udsender en positron . Positronen tilintetgøres hurtigt med en elektron og producerer to gammastråler på ca. 511 keV. Efter en lyn dør denne gammastråling ned med en halveringstid på ti minutter, men disse lavenergi gammastråler går i gennemsnit kun omkring 90 meter gennem luften, så de kan kun detekteres i et minut eller deromkring som "sky" på ¹³ N og ¹⁵ O flyder forbi, båret af vinden.

Kvælstof-14

Nitrogen-14 er en af ​​to stabile (ikke- radioaktive ) isotoper af det kemiske element nitrogen , hvilket udgør ca. 99,636% af det naturlige nitrogen.

Nitrogen-14 er et af de meget få stabile nuklider med både et ulige antal protoner og af neutroner (syv hver) og er den eneste, der udgør et flertal af dets element. Hver proton eller neutron bidrager med et nukleart spin på plus eller minus spin 1/2 , hvilket giver kernen et samlet magnetisk spin på en.

Som alle grundstoffer, der er tungere end lithium , menes den oprindelige kilde til nitrogen-14 og nitrogen-15 i universet at være stjernens nukleosyntese , hvor de produceres som en del af carbon-nitrogen-oxygen-cyklusen .

Kvælstof-14 er kilden til naturligt forekommende, radioaktivt, kulstof-14 . Nogle former for kosmisk stråling forårsager en nuklear reaktion med nitrogen-14 i jordens øvre atmosfære, hvilket skaber kulstof-14, der henfalder tilbage til nitrogen-14 med en halveringstid på 5.730 ± 40 år.

Kvælstof-15

Nitrogen-15 er en sjælden stabil isotop af nitrogen . To kilder til nitrogen-15 er positronemission af oxygen-15 og beta-henfald af carbon-15 . Nitrogen-15 præsenterer et af de laveste termiske neutronfangstværsnit af alle isotoper.

Nitrogen-15 anvendes ofte i NMR ( Nitrogen-15 NMR-spektroskopi ). I modsætning til det mere rigelige nitrogen-14, som har et heltal nukleart spin og dermed et kvadrupolmoment , har ¹⁵ N et fraktioneret nukleart spin på halvdelen, hvilket giver fordele for NMR såsom smallere linjebredde.

Kvælstof-15-sporing er en teknik, der bruges til at undersøge kvælstofcyklussen .

Isotopiske signaturer

Referencer