Изотопи на кислородот

Постојат три познати стабилни изотопи на кислород (<sub>8</sub>O): , , and .
Радиоактивни изотопи кои се движат од до се карактеризираат и сите краткотрајни. Најдолговечниот радиоизотоп е со полураспад од , додека најкраткотрајниот изотоп е неврзаниот со полураспад од , иако полураспадот не е измерен за неврзаните тешки изотопи и .
1 Список на изотопи
, 8, 3, [], 2p, (3/2−)
8, 4, 2p, 0+
8, 5, β<sup>+</sup>, (3/2−)
β<sup>+</sup>p
β<sup>+</sup>p,α (<), 2
8, 6, β<sup>+</sup>, 0+
, 8, 7, β<sup>+</sup>, 1/2−, Trace<ref
, 8, 8, Stable, 0+, [, ], 8, 9, Stable, 5/2+, [, ], 8, 10, Stable, 0+, [, ]
8, 11, β<sup>−</sup>, 5/2+
8, 12, β<sup>−</sup>, 0+
8, 13, β<sup>−</sup>, (5/2+)
β<sup>−</sup>n ?, ?
8, 14, β<sup>−</sup> (> ), 0+
β<sup>−</sup>n (< )
8, 15, β<sup>−</sup>, 1/2+
β<sup>−</sup>n
, 8, 16, β<sup>−</sup>, 0+
β<sup>−</sup>n
8, 17, n, 3/2+
8, 18, 2n, 0+
<ref, 8, 19, ≥, n, (3/2+, 7/2−)
<ref, 8, 20, ≥, 2n, 0+
2 Стабилни изотопи
Природниот кислород е направен од три стабилни изотопи, , , и , со е најзастапен (99,762% природно изобилство ). Во зависност од копнениот извор, стандардната атомска тежина варира во опсег од [, ] ( конвенционалната вредност е 15,999).
има високо релативно и апсолутно изобилство бидејќи е главен производ на ѕвездениот равој и затоа што е примарен изотоп, што значи дека може да биде направен од ѕвезди кои првично биле само водород. Повеќето се синтетизира на крајот од процесот на јадрено соединување на хелиум во ѕвездите; процесот на тројна алфа создава 12 В , што доловува дополнителни јадро за да произведе . Процесот на согорување на неон создава дополнителни .
Двата и се секундарни изотопи, што значи дека нивната синтеза бара семенски јадра. првенствено се создава со согорување на водород во хелиум во јаглеродниот циклус, што го прави вообичаен изотоп во регионот на согорување на водород на ѕвездите. Повеќето се произведува кога (направено изобилно од согорувањето на јаглеродниот циклус) доловува јадро, станувајќи . Овој брз (полураспад околу 110 минути) бета-распад на го прави тој изотоп вообичаен во зоните на ѕвездите богати со хелиум. Температури од редот на 10 <sup>9</sup> келвин се потребни за спојување на кислородот во сулфур.
Атомска маса од 16 била доделена на кислородот пред дефиницијата за унифицирана единица атомска маса врз основа на . Бидејќи физичарите се осврнале на , додека хемичарите сметале на природната мешавина на изотопи, тоа довело до малку поинакви масивни размери.
3 Примени на различни изотопи
Мерењата на соодносот <sup>18</sup>O/<sup>16</sup>O ratio често се користат за интерпретација на промените во палеоклимата. Кислородот во воздухот на Земјата е , и . Молекулите на водата со полесен изотоп имаат малку поголема веројатност да испарат и помала веројатност да паднат како врнежи, така што слатката вода и поларниот мраз на Земјата имаат нешто помалку (%) отколку воздухот (%) или морска вода (%). Овој диспаритет овозможува анализа на температурните обрасци преку историските ледени јадра.
Цврстите примероци (органски и неоргански) за изотопски однос на кислород обично се складираат во сребрени чаши и се мерат преку пиролиза и масена спектрометрија. Научниците треба да избегнуваат неправилно или продолжено складирање на примероците за точни мерења.
Поради природниот кислород кој е претежно , мострите збогатени со други стабилни изотопи може да се користат за озонско означување. На пример, било докажано дека кислородот ослободен во фотосинтезата потекнува од , наместо од исто така потрошениот , со експерименти за следење на изотопи. Кислородот содржан во за возврат се користи за составување на шеќерите формирани од фотосинтезата.
Во јадрените реактори со тешка вода, јадрениот модератор по можност треба да биде низок во и поради нивниот повисок пресек на впивање на неутрони во споредба со . Иако овој ефект може да се забележи и во реакторите со лесна вода, обичниот водород (протиум) има повисок пресек на впивае од кој било стабилен изотоп на кислород и неговата густина на бројот е двојно поголема во вода од онаа на кислородот, така што ефектот е занемарлив. Бидејќи некои методи на изотопско раздвојување ги збогатуваат не само потешките изотопи на водород, туку и потешките изотопи на кислород при производство на тешка вода, концентрацијата на и може да биде мерливо повисоко. Понатаму, (n, α) реакцијата е дополнителен непожелен резултат на покачена концентрација на потешки изотопи на кислород. Затоа, објектите кои го отстрануваат тритиумот од тешката вода што се користи во јадрените реактори честопати исто така го отстрануваат или барем го намалуваат количеството на потешки изотопи на кислород.
Изотопи на кислород се користат и за следење на составот и температурата на океаните од која потекнуваат морските плодови.
4 Радиоизотопи
Се карактеризираат 13 радиоизотопи; најстабилни се со полураспад и со полураспад од . Сите преостанати радиоизотопи имаат полураспад помал од и повеќето имаат полураспад помал од 0,1 с. Четирите најтешки познати изотопи (до ) имаат неутронски распад до , чиј полураспад е . Овој изотоп, заедно со <sup>28</sup>Ne, се користени во моделот на реакции во кората на неутронските ѕвезди. Најчестиот начин на распаѓање за изотопи полесни од стабилните изотопи е β<sup>+-</sup>распад во азот, а најчестиот начин потоа е <sup>β-</sup> распаѓање во флуор.
4.1 Кислород-13
Кислород-13 е нестабилен изотоп, со 8 протони и 5 неутрони. Поседува спин 3/2− и полураспад . Неговата атомска маса е . Се распаѓа до азот-13 со електронски зафат, со енергија на распаѓање од . Неговиот матичен нуклид е флуор-14.
4.2 Кислород-14
Кислород-14 е вториот најстабилен радиоизотоп. Јонските снопови на кислород-14 се од интерес за истражувачите на јадра кои се богати со протони; на пример, еден ран експеримент во Објектот за ретки изотопски греди во Ист Лансинг, Мичиген, користел зрак <sup>од 14</sup>O за да го проучува преминот на бета-распадот на овој изотоп до <sup>14</sup>N.
4.3 Кислород-15
Кислород-15 е радиоизотоп, кој често се користи во позитронска емисиона томографија (ПЕТ). Може да се користи, меѓу другото, во вода за Сцинтиграфија на миокардна перфузија на PET и за снимање на мозокот. Има атомска маса од и полураспад од . Се произведува преку деутериумско бомбардирање на азот-14 со помош на циклотрон. : + → + n
Кислород-15 и азот-13 се произведуваат во воздухот кога гама зраците (на пример од молња) ги исфрлаат неутроните од <sup>16</sup>O и <sup>14</sup>N: : + γ → + n
: + γ → + n
се распаѓа на , емитувајќи позитрон. Позитронот брзо се уништува со електрон, создавајќи два гама зраци од околу 511 keV. По удар на гром, ова гама зрачење умира со полураспад од 2 минути, но овие гама зраци со ниска енергија поминуваат во просек само околу 90 метри низ воздухот. Заедно со зраците произведени од позитроните од азот-13, тие можат да бидат откриени само за една минута или повеќе како „облакот“ на
и лебди, носен од ветрот.
4.4 Кислород-20
Кислород-20 има полураспад од и се распаѓа за β <sup>−</sup> се распаѓа до <sup>20</sup>F. Таа е една од познатите исфрлени честички од распаѓање на кластерот, која е емитирана во распаѓањето од <sup>228</sup>Th со сооднос на разгранување од околу .
5 Наводи
***