Az oxigén izotópjai

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Egy nagyobb csillag élete vége felé az 16O az O-héjban, az 17O a H-héjban és az 18O a He-héjban koncentrálódik

Az oxigénnek három stabil izotópja van, így az oxigén standard atomtömege 15,9994(3) u. További 14 izotóp ismert, melyek nem stabilak.

Stabil izotópok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A természetben előforduló oxigén három stabil izotópból áll, ezek az 16O, 17O és 18O. Közülük a 16O a leggyakoribb (természetes előfordulás: 99,762%).[1] Az ismert oxigénizotópok tömegszáma 12–28.[1]

A 16O relatív és abszolút értelemben vett gyakori előfordulásának oka az, hogy a csillagfejlődés fő terméke és elsődleges (primer) izotóp. Ez azt jelenti, hogy a kezdetben kizárólag hidrogénből álló csillagokban is keletkezik.[2] A 16O legnagyobb része a csillagok hélium fúziós folyamatának végén szintetizálódik, a három-alfa folyamat során 12C jön létre, mely egy további 4He befogásával 16O-tá alakul. A neon-égető folyamat további 16O-ot termel.[2]

Mind a 17O és az 18O másodlagos izotópok, azaz keletkezésükhöz megfelelő kiindulási mag szükséges. 17O elsősorban a hidrogén héliummá történő égése során keletkezik a CNO-ciklusban, emiatt megtalálható a csillagok hidrogént égető zónájában.[2] Az 18O legnagyobb része akkor keletkezik, amikor (a CNO-ciklusban felgyűlő) 14N egy 4He magot fog be, emiatt a 18O a csillagok héliumban gazdag zónájában fordul elő.[2] Ahhoz, hogy két oxigén mag fúziós reakciójával kén keletkezhessen, mintegy egymilliárd Celsius-fok szükséges.[3]

Radioizotópok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

14 radioizotópot jellemeztek, melyek közül a legstabilabb az 15O (felezési ideje 122,24 másodperc) és az 14O (felezési ideje 70,606 másodperc).[1] A többi radioaktív izotóp felezési ideje kevesebb mint 27 másodperc, többségüké 83 ezredmásodpercnél is kevesebb.[1] A stabil izotópokénál kisebb atomtömeg esetén a leggyakoribb bomlási mód az elektronbefogás, míg a nehezebb izotópok leggyakrabban béta-bomlók. Előbbiek bomlásterméke a 7. elem (nitrogén) izotópja, míg a nehezebb oxigénizotópok fluorrá bomlanak.[1]

Az atomi tömegegység 12C-n alapuló definícióját megelőzően az oxigén atomtömegét 16-nak vették.[4] Mivel a fizikusok a tiszta 16O-ot vették alapul, a kémikusok viszont az oxigén természetben előforduló izotópkeverékét tekintették alapnak, ennek eredménye két, kissé eltérő atomtömeg skála lett.

Az oxigén izotópösszetétele a földi légkörben 99,759% 16O, 0,037% 17O és 0,204% 18O.[5] Mivel a könnyebb izotópot tartalmazó vízmolekulák valamivel könnyebben párolognak el és hullanak le csapadékként[6], az édesvíz és a sarki jégsapkák 18O tartalma egy kicsit kevesebb (0,1981%), mint a levegőé (0,204%) vagy a tengervízé (0,1995%). Emiatt ennek az aránynak a nyomon követését a tudósok a múlt klímaváltozásainak megállapítására használják (lásd a tudományos alkalmazásokról szóló részt).

Tablázat[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az izotóp
jele
Z(p) N(n)  
Az izotóp tömege (u)
 
felezési idő magspin jellemző
izotóp-
összetétel
(móltört)
természetes
ingadozás
(móltört)
gerjesztési energia
12O 8 4 12,034405(20) 580(30)·10‒24 s [0,40(25) MeV] 0+
13O 8 5 13,024812(10) 8,58(5) ms (3/2‒)
14O 8 6 14,00859625(12) 70,598(18) s 0+
15O 8 7 15,0030656(5) 122,24(16) s 1/2‒
16O 8 8 15,99491461956(16) STABIL 0+ 0,99757(16) 0,99738–0,99776
17O 8 9 16,99913170(12) STABIL 5/2+ 0,00038(1) 0,00037–0,00040
18O 8 10 17,9991610(7) STABIL 0+ 0,00205(14) 0,00188–0,00222
19O 8 11 19,003580(3) 26,464(9) s 5/2+
20O 8 12 20,0040767(12) 13,51(5) s 0+
21O 8 13 21,008656(13) 3,42(10) s (1/2,3/2,5/2)+
22O 8 14 22,00997(6) 2,25(15) s 0+
23O 8 15 23,01569(13) 82(37) ms 1/2+#
24O 8 16 24,02047(25) 65(5) ms 0+
25O 8 17 25,02946(28)# <50 ns (3/2+)#
26O 8 18 26,03834(28)# <40 ns 0+
27O 8 19 27,04826(54)# <260 ns 3/2+#
28O 8 20 28,05781(64)# <100 ns 0+

Megjegyzések:

  • Az izotópok gyakoriságát, valamint az atomtömeg pontosságát az egyes előfordulások közötti eltérések korlátozzák. A megadott tartomány lefedi a Földön előforduló összes szokványos anyagot.
  • A # jelölésű értékek nem kizárólag kísérleti adatokból származnak, ezeknél rendszeres tendenciákat is figyelembe vettek. A gyenge asszignációs argumentumú spineket zárójelben jelöltük.
  • A bizonytalanságokat rövid formában – a megfelelő utolsó számjegy után zárójelben – adjuk meg. A bizonytalanság értéke egy standard deviációnak felel meg, leszámítva a IUPAC által megadott izotóp-összetételt és standard atomtömeget, melyeknél kiterjesztett bizonytalanságot használunk.

Hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ez a szócikk részben vagy egészben az Isotopes of oxygen című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A táblázathoz
A szöveghez
  • Cook, Gerhard A., Lauer, Carol M..szerk.: Clifford A. Hampel: Oxygen, The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation, 499–512. o. LCCN 68-29938 (1968) 
  • Emsley, John. Oxygen, Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press, 297–304. o (2001). ISBN 0198503407 
  • Parks, G. D., Mellor, J. W.. Mellor's Modern Inorganic Chemistry, 6th edition, London: Longmans, Green and Co (1939) 
  1. ^ a b c d e Oxygen Nuclides / Isotopes. EnvironmentalChemistry.com. (Hozzáférés: 2007. december 17.)
  2. ^ a b c d Meyer, B.S. (2014. szeptember 20.). „NUCLEOSYNTHESIS AND GALACTIC CHEMICAL EVOLUTION OF THE ISOTOPES OF OXYGEN” (PDF) Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System. Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute. 9022. Hozzáférés: 2007. december 23.. 
  3. Emsley 2001, p.297
  4. Mellor 1939, Chapter VI, Section 7
  5. Cook 1968, p.500
  6. Willi Dansgaard (1964) Stable isotopes in precipitation. Tellus 16, 436-468


A nitrogén izotópjai Az oxigén izotópjai A fluor izotópjai
Izotópok listája