Massiivisen tähden elinajan lopulla 16O keskittyy O-kuoreen, 17O H-kuoreen ja 18O He-kuoreen.
**Hapen isotoopit** ovat nuklideja, joiden atomien ytimissä on kahdeksan protonia ja eri määrä (4–16) neutronia. Hapella on kolme vakaata isotooppia, 16O, 17O ja 18O. Lisäksi hapella on joukko epävakaita, radio­aktiivisia isotooppeja, joiden massa­luvut vaihtelevat välillä 12–24, mutta ne ovat kaikki lyhytikäisiä: niistä pitkä­ikäisimmänkin, 15O:n puoliintumisaika on 122,24 sekuntia. Lyhytikäisin tunnettu hapen isotooppi on 12O, jonka puoliintumis­aika on 580(30) × 10-24 sekuntia.

Vakaat isotoopit
----------------

Luonnon happi koostuu kolmesta vakaasta isotoopista: happi-16 (16O), happi-17 (17O) ja happi-18 (18O). Näistä yli­voimaisesti yleisin on happi-16, jota luonnon hapessa on noin 99,756 prosenttia. Sen massaluku on 16. Näin ollen hapen suhteellinen atomipaino onkin lähellä lukua 16; tarkemmin sanottuna se on 15,9994(3). Hapen muiden tunnettujen iso­tooppien massaluvut vaihtelevat välillä 12–24.

Isotooppi 16O on sekä suhteellisesti että absoluuttisesti poikkeuksellisen yleinen, koska se on yksi tähtien kehityksen loppu­tuotteista. Se on primaarinen isotooppi, toisin sanoen sitä syntyy tähdissä, jotka alun perin koostuvat pelkästään vedystä. Suurin osa isotoopista 16 syntyy nukleosynteesin loppu­tuotteena tähtien heliumfuusiossa, jossa kolme alfa­hiukkasta yhtyy ensin hiiliytimeksi 12C (hiili-12), joka sitten voi vielä siepata alfahiukkasen muodostaen ytimen 16O. Neonin palamis­prosessissa syntyy vielä lisää happea 16O.

Sekä 17O ja 18O ovat sekundaarisia isotooppeja, mikä merkitsee, että niiden nukleo­synteesi edellyttää, että läsnä on jo tiettyjä nuklideja. Happi-17 (17O) syntyy pääasiassa vedyn palaessa heliumiksi CNO-syklissä, minkä vuoksi sitä esiintyy tähdissä runsaasti sillä vyöhykkeellä, jossa vety fuusioituu. Happi-18 (18O) syntyy, kun typpi-isotooppi 14N, jota CNO-palamisen vuoksi on runsaasti, kaappaa heliumytimen 4He, minkä vuoksi tätä isotooppia esiintyy tähdissä eniten niissä kerroksissa, joissa on eniten heliumia. Vasta noin miljardin celsiusasteen lämpötilassa happi­ytimetkin fuusioituvat muodostaen raskaampia ytimiä kuten rikkiä.

Isotooppien O-18 ja O-16 suhdetta on usein käytetty paleoklimatologiassa maapallon muinaisten ilmaston­muutosten selvittämiseen. Nykyisin Maan ilmakehässä olevista happiatomeista noin 99,756 % on 16-, 0,039 % 17O- ja 0,205 % 18O-atomeja. Koska kuitenkin ne vesimolekyylit (H2O), joissa oleva happi­atomi on hapen kevyintä isotooppia, haihtuvat hieman herkemmin kuin ne, joissa sen paikalla on jompikumpi raskaammista isotoopeista, hapen raskainta isotooppia 18O on sadeveden ja sen vuoksi myös järvi- ja jokivesien sekä napajäätiköiden hapessa hieman vähemmän (0,1981 %) kuin ilman (0,205 %) tai meriveden hapessa (0,1995 %). Kun ero isotooppien haihtuvaisuuden välillä riippuu myös veden lämpötilasta, tämä tekee mahdolliseksi päätellä vanhojen jää­kerrostumien perusteella, onko maapallon ilmasto muinaisina aikoina ollut nykyistä lämpimämpi tai viileämpi. Paleo­klimato­logiassa puhutaankin happi-isotooppivaiheista, ajan­jaksoista, jolloin muodostuneen jään happi-isotooppi­koostumus on nykyisin muodostuvasta poikkeava.

Ennen kuin atomimassayksikkö (u) vuonna 1961 määriteltiin nykyisellä tavalla 12C-atomin perusteella, asteikon perustana käytettiin happi­atomia, jonka massa määriteltiin 16 yksiköksi (amu). Kun kuitenkin fyysikot käyttivät vertailu­kohteena isotooppia 16O, kemistit sen sijaan luonnossa esiintyvän isotooppi­seoksen keski­määräistä atomimassaa, seurauksena oli pieni, mutta merkitsevä ero eri yhteyksissä käytettyjen atomimassa-asteikkojen välille.

Radioisotoopit
--------------

Hapelle tunnetaan myös 14 radioisotooppia. Pitkäikäisimmät niistä on 15O, jonka puoliintumisaika on 122,24 s, ja 14O, jonka puoliintumisaika on 70,606 s. Hapen kaikkien muiden radioa­ktiivisten isotooppien puoliintumis­aika on pienempi kuin 27 s ja useimpien niistä pienempi kuin 83 ms. Esimerkiksi 24O:n puoliintumisaika on 61 ms. Useimmat hapen vakaita isotooppeja kevyemmät isotoopit hajoavat ß+-hajoamisella typen isotoopeiksi. vakaita isotooppeja raskaammat sen sijaan ß--hajoamisella fluorin isotoopeiksi.

### Happi-13

Happi-13 on hapen epävakaa isotooppi. Sen atomin ytimessä on 8 protonia ja 5 neutronia. Sen spin on 3/2- ja puoliintumisaika 8,48 ms. Sen atomimassa on 13,0248 atomimassayksikköä. Se hajoaa elektroni­sieppauksella typpi-13:ksi, ja sen hajoamisenergia on 17,765 MeV. Sitä syntyy fluori-14:n hajotessa.

### Happi-15

Happi-15 on isotooppi, jota käytetään isotooppilääketieteessä positroniemissiotomografiassa eli PET-kuvauksissa. Sen atomin ytimessä on 8 protonia ja 7 neutronia, ja atomin massa on 15,0030654 atomi­massa­yksikköä. Sen puoliintumis­aika on 122,24 sekuntia. Happi-15:tä valmistetaan pommittamalla typpi-14-atomeja protoneilla syklotronissa. Happi-15:lla leimattua vettä (radiovesi) käytetään radiolääkkeenä sydänlihasperfuusion PET/TT-kuvantamisessa.

Taulukko
--------

| nuklidimerkki | Z(p) | N(n) |  isotoopin massa (u)  | puoliintumisaika | hajoamistapa(-tavat) | tytär-isotooppi(-isotoopit) | ydin-spin | suhteellinenosuus luonnonhapesta(moolin murto-osina) | luonnollinenvaihteluväli(moolin murto-osina) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 12O | 8 | 4 | 12,034405(20) | 580(30)·10-24 s[0,40(25) MeV] | 2p (60,0%) | 10C | 0+ |  |  |
| p (40,0%) | 11N |
| 13O | 8 | 5 | 13,024812(10) | 8,58(5) ms | ß+ (89,1%) | 13N | (3/2-) |  |  |
| ß+, p (10,9%) | **12C** |
| 14O | 8 | 6 | 14,00859625(12) | 70,598(18) s | ß+ | **14N** | 0+ |  |  |
| 15O | 8 | 7 | 15,0030656(5) | 122,24(16) s | ß+ | **15N** | 1/2- |  |  |
| 16O | 8 | 8 | 15,99491461956(16) | **Vakaa** | 0+ | 0,99757(16) | 0,99738–0,99776 |
| 17O | 8 | 9 | 16,99913170(12) | **Vakaa** | 5/2+ | 3,8(1)·10-4 | 3,7·10-4–4,0·10-4 |
| 18O | 8 | 10 | 17,9991610(7) | **Vakaa** | 0+ | 2,05(14)·10-3 | 1,88·10-3–2.22·10-3 |
| 19O | 8 | 11 | 19,003580(3) | 26,464(9) s | ß- | **19F** | 5/2+ |  |  |
| 20O | 8 | 12 | 20,0040767(12) | 13,51(5) s | ß- | 20F | 0+ |  |  |
| 21O | 8 | 13 | 21,008656(13) | 3,42(10) s | ß- | 21F | (1/2,3/2,5/2)+ |  |  |
| 22O | 8 | 14 | 22,00997(6) | 2,25(15) s | ß- (78,0%) | 22F | 0+ |  |  |
| ß-, n (22.0%) | 21F |
| 23O | 8 | 15 | 23,01569(13) | 82(37) ms | ß-, n (57,99%) | 22F | 1/2+# |  |  |
| ß- (42,0%) | 23F |
| 24O | 8 | 16 | 24,02047(25) | 65(5) ms | ß-, n (57,99%) | 23F | 0+ |  |  |
| ß- (42,01%) | 24F |
|

1. ↑  Stabiilit isotoopit lihavoitu
2. 1 2  Isotooppien 16O ja 18O suhdetta käytetään paleoklimatologiassa muinaisten lämpötilojen tutkimiseen
3. ↑  Voidaan käyttää aineenvaihdunnan NMR-tutkimukseen
4. ↑  Voidaan käyttää eräisiin lääketieteellisiin tutkimuksiin

### Huomautukset

* Eri isotooppien suhteellista osuutta luonnon hapessa ei voida tarkoin ilmoittaa, koska se vaihtelee jonkin verran. Kaikissa normaaleissa maasta löydetyistä materiaaleissa se kuitenkin on tässä ilmoitetun vaihteluvälin sisällä.
* Merkillä # varustettuja lukuja ei ole saatu suoraan koetuloksista, vaan ne perustuvat ainakin osittain systemaattisiin trendeihin. Spinit, jotka arvot on päätelty epävarmoin perustein, on merkitty sulkuihin.
* Epätarkkuudet on merkitty tiivissä muodossa sulkuihin viimeisen desimaalin jälkeen. Ne tarkoittavat yhtä standardi­poikkeamaa, paitsi isotooppi­koostumukset ja IUPAC:n standardit atomimassat joissa käytetään laajennettuja epätarkkuuksia.
* Nuklidien massat ovat IUPACin symboli-, yksikkö-, nimistö-, atomimassa- ja perus­vakio­komission (SUNAMCO) mukaiset.

1. Isotooppien suhteelliset osuudet ovat IUPAC:in isotooppi­koostumus- ja atomi­paino­komission mukaiset.

Lähteet
-------

1. 1 2 3 4 5  Periodic Table of Elements: O – Oxygen *EnvironmentalChemistry.com*. Viitattu 14.10.2016.
2. 1 2 3 4  B. S. Meyer: *Nucleosynthesis and galactic chemical evolution of the isotopes of oxygen*. Esitelmä tieteellisessä konferenssissa. Gatlinburg, Tennessee: Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System. Teoksen verkkoversio.
3. ↑  John Emsley: "Oxygen", *Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements*, s. 297. Oxford University Press, 2001. ISBN 0-19-850340-7.
4. ↑  Daniel L. Lapedes: "Chemical Elements", *Dictionary of Physics and Mathematics*, s. A29. McGraw–Hill, 1978. ISBN 0-07-045480-0.
5. ↑  W. Dansgaard: Stable isotopes in precipitation.  *Tellus*, 1964, 16. vsk, s. 436–468. doi:10.1111/j.2153-3490.1964.tb00181.x..
6. ↑  G. D. Parks, J. W. Mellor: *Mellor's Modern Inorganic Chemistry*. Lontoo: Longmans, Green and Co. 1939.
7. ↑  NUDAT *nndc.bnl.gov*.  Arkistoitu 4.10.2018. Viitattu 14.10.2016.
8. ↑  NUDAT *nndc.bnl.gov*.  Arkistoitu 7.6.2022. Viitattu 14.10.2016.
9. ↑  NUDAT *nndc.bnl.gov*.  Arkistoitu 7.6.2022. Viitattu 14.10.2016.
10. ↑  Periodic Table of Elements: F – Fluorine *EnvironmentalChemistry.com*. Viitattu 14.10.2016.
11. ↑  Oxygen 15 – definition of oxygen 15 by Medical dictionary *Medical-dictionary.thefreedictionary.com*. Viitattu 14.10.2016.
12. ↑  Production of PET Radionuclides Austin Hospital, Austin Health.  Arkistoitu 30.3.2014.
13. ↑  Remes, Taija: Happi-15-veden käyttö sydänlihasperfuusion PET/TT-tutkimuksessa *Opinnäytetyö, Savonia-ammattikorkeakoulu*.  2014. Viitattu 6.5.2022.
14. ↑  Universal Nuclide Chart *Nucleonica*.

Aiheesta muualla
----------------

* Periodictable: Isotopes of Oxygen (englanniksi)

Käännös suomeksiKäännös suomeksi Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja muunkielisen Wikipedian artikkelista.   
Alkuperäinen artikkeli: en:Isotopes of oxygen