Hay tres estables conocidos isótopos de oxígeno ( 8 O): 16 S , 17 S , y 18 O .
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Peso atómico estándar A r, estándar (O) |
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También se han caracterizado los isótopos radiactivos que van del 11 O al 26 O, todos de corta duración. La más larga duración radioisótopo es 15 O con una vida media de 122.24 segundos , mientras que la más corta duración isótopo es 12 O con una vida media de 580 (30) × 10 -24 segundos (la vida media de la no unida 11 O aún se desconoce).
Lista de isótopos
Nuclido [2] [n 1] | Z | norte | Masa isotópica( Da ) [3] [n 2] | Vida media [ ancho de resonancia ] | Modo de caída [n 3] | Hija isótopo [n 4] | Spin y paridad [n 5] [n 6] | Abundancia natural (fracción molar) | |
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Energía de excitación | Proporción normal | Rango de variación | |||||||
11 O [4] | 8 | 3 | [~ 3,4 MeV ] | 2p | 9 C | 3 / 2−, 5/2 + | |||
12 O | 8 | 4 | 12.034262 (26) | > 6,3 (30) × 10 −21 s [0,40 (25) MeV] | 2 peniques (60,0%) | 10 C | 0+ | ||
p (40,0%) | 11 N | ||||||||
13 O | 8 | 5 | 13.024815 (10) | 8.58 (5) ms | β + (89,1%) | 13 N | (3 / 2−) | ||
β + , p (10,9%) | 12 C | ||||||||
14 O | 8 | 6 | 14.008596706 (27) | 70.620 (13) s | β + | 14 N | 0+ | ||
15 O | 8 | 7 | 15.0030656 (5) | 122,24 (16) s | β + | 15 N | 1 / 2− | ||
16 O [n 7] | 8 | 8 | 15.99491461960 (17) | Estable | 0+ | 0,99757 (16) | 0.99738–0.99776 | ||
17 O [n 8] | 8 | 9 | 16,9991317566 (7) | Estable | 5/2 + | 3,8 (1) × 10 −4 | (3,7–4,0) × 10 −4 | ||
18 O [n 7] [n 9] | 8 | 10 | 17,9991596128 (8) | Estable | 0+ | 2,05 (14) × 10 −3 | (1,88-2,22) × 10 −3 | ||
19 O | 8 | 11 | 19.0035780 (28) | 26.470 (6) s | β - | 19 F | 5/2 + | ||
20 O | 8 | 12 | 20.0040754 (9) | 13,51 (5) s | β - | 20 F | 0+ | ||
21 O | 8 | 13 | 21.008655 (13) | 3,42 (10) s | β - | 21 F | (5/2 +) | ||
22 O | 8 | 14 | 22.00997 (6) | 2,25 (9) s | β - (78%) | 22 F | 0+ | ||
β - , n (22%) | 21 F | ||||||||
23 O | 8 | 15 | 23.01570 (13) | 97 (8) ms | β - (93%) | 23 F | 1/2 + | ||
β - , n (7%) | 22 F | ||||||||
24 O | 8 | dieciséis | 24.01986 (18) | 77,4 (45) ms | β - (57%) | 24 F | 0+ | ||
β - , n (43%) | 23 F | ||||||||
25 O | 8 | 17 | 25.02934 (18) | 5,18 (0,35) × 10 −21 s | norte | 24 O | 3/2 + # | ||
26 O | 8 | 18 | 26.03721 (18) | 4,2 (3,3) ps | 2n | 24 O |
- ^ m O - Isómero nuclear excitado.
- ^ () - La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
- ^ Modos de descomposición:
norte: Emisión de neutrones pag: Emisión de protones - ^ Símbolo en negrita como hija: el producto secundario es estable.
- ^ () valor de giro: indica giro con argumentos de asignación débiles.
- ^ # - Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
- ^ a b La relación entre 16 O y 18 O se usa para deducir temperaturas antiguas .
- ^ Puede utilizarse en estudios de RMN de vías metabólicas.
- ^ Puede usarse para estudiar ciertas vías metabólicas.
Isótopos estables
El oxígeno natural se compone de tres isótopos estables , 16 O , 17 O y 18 O , siendo el 16 O el más abundante (99,762% de abundancia natural ). Dependiendo de la fuente terrestre, el peso atómico estándar varía dentro del rango de [15.999 03 ,15,999 77 ] (el valor convencional es 15,999).
La abundancia relativa y absoluta de 16 O es alta porque es un producto principal de la evolución estelar y porque es un isótopo primario, lo que significa que puede estar formado por estrellas que inicialmente estaban compuestas exclusivamente de hidrógeno . [5] La mayor parte del 16 O se sintetiza al final del proceso de fusión del helio en las estrellas ; la reacción triple alfa crea 12 C , que captura 4 He adicionales para hacer 16 O. El proceso de combustión del neón crea 16 O adicionales . [5]
Tanto el 17 O como el 18 O son isótopos secundarios, lo que significa que su nucleosíntesis requiere núcleos de semillas. El 17 O se produce principalmente por la quema de hidrógeno en helio durante el ciclo de CNO , lo que lo convierte en un isótopo común en las zonas de quema de hidrógeno de las estrellas. [5] La mayoría 18 O se produce cuando 14 N (hecho abundante de CNO quema) captura un 4 núcleo Él, convirtiéndose en 18 F . Esto se desintegra rápidamente a 18 O, lo que hace que ese isótopo sea común en las zonas de estrellas ricas en helio. [5] Se requieren aproximadamente mil millones de grados Celsius para que dos núcleos de oxígeno se sometan a una fusión nuclear para formar el núcleo más pesado de azufre . [6]
Las mediciones de la proporción de oxígeno 18 a oxígeno 16 se utilizan a menudo para interpretar cambios en el paleoclima . La composición isotópica del oxígeno átomos en la atmósfera de la Tierra es 99,759% 16 O, 0,037% 17 O y 0,204% 18 O . [7] Dado que las moléculas de agua que contienen el isótopo más ligero tienen un poco más de probabilidad de evaporarse y caer como precipitación , [8] el agua dulce y el hielo polar en la tierra contienen un poco menos (0,1981%) del isótopo pesado 18 O que el aire (0,204%) o agua de mar (0,1995%). Esta disparidad permite el análisis de patrones de temperatura a través de núcleos de hielo históricos .
Las muestras sólidas (orgánicas e inorgánicas) para las proporciones isotópicas de oxígeno generalmente se almacenan en vasos de plata y se miden con pirólisis y espectrometría de masas . [9] Los investigadores deben evitar el almacenamiento inadecuado o prolongado de las muestras para obtener mediciones precisas. [9]
Se asignó una masa atómica de 16 al oxígeno antes de la definición de la unidad de masa atómica unificada basada en 12 C. [10] Dado que los físicos se referían solo al 16 O, mientras que los químicos se referían a la mezcla naturalmente abundante de isótopos, esto condujo a una ligera diferentes escalas de masas entre las dos disciplinas.
Radioisótopos
Se han caracterizado trece radioisótopos , siendo el más estable el 15 O con una vida media de 122,24 sy el 14 O con una vida media de 70,606 s. [11] Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias inferiores a 27 sy la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a 83 milisegundos (ms). [11] Por ejemplo, el 24 O tiene una vida media de 61 ms. [12] El más común modo de desintegración de isótopos más ligeros que el isótopos estables es β + decaimiento (a nitrógeno ) [13] [14] [15] y el modo más común después es β - desintegración (a flúor ).
Oxígeno-13
El oxígeno 13 es un isótopo inestable de oxígeno. Consta de 8 protones y electrones y 5 neutrones. Tiene un giro de 3/2 y una vida media de 8,58 ms . Su masa atómica es 13.0248 Da . Se desintegra en nitrógeno -13 por captura de electrones y tiene una energía de desintegración de 17,765 MeV . [16] Su nucleido padre es el flúor-14 . [17]
Oxígeno-15
El oxígeno-15 es un isótopo radiactivo del oxígeno, que se utiliza con frecuencia en las imágenes de tomografía por emisión de positrones (PET). Se puede utilizar, entre otras aplicaciones, en agua para imágenes de perfusión miocárdica PET y para imágenes cerebrales . [18] [19] Tiene 8 protones, 7 neutrones y 8 electrones. La masa atómica total es 15,0030654 uma. Tiene una vida media de 122,24 segundos. [20] El oxígeno-15 se sintetiza mediante bombardeo de deuterón de nitrógeno-14 utilizando un ciclotrón . [21]
El oxígeno 15 y el nitrógeno 13 se producen en la atmósfera cuando los rayos gamma (por ejemplo, de un rayo ) eliminan los neutrones del oxígeno 16 y el nitrógeno 14: [22]
- 16 O + γ → 15 O + n
- 14 N + γ → 13 N + n
El isótopo oxígeno-15 se desintegra con una vida media de aproximadamente dos minutos a nitrógeno-15, emitiendo un positrón . El positrón se aniquila rápidamente con un electrón, produciendo dos rayos gamma de aproximadamente 511 keV. Después de un rayo, esta radiación gamma se apaga con una vida media de dos minutos, pero estos rayos gamma de baja energía atraviesan en promedio solo unos 90 metros en el aire. Junto con los rayos producidos a partir de positrones de nitrógeno-13, solo pueden detectarse durante aproximadamente un minuto mientras la "nube" de 15 O y 13 N flota, transportada por el viento. [23]
Ver también
- Efecto Dole
Referencias
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- ^ La vida media, el modo de desintegración, el espín nuclear y la composición isotópica se obtienen en:
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