Isótopos de nitrogênio - Isotopes of nitrogen

Isótopos principais de nitrogênio   ( 7 N)
Isótopo Decair
abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produtos
13 N syn 9,965 min β + 13 C
14 N 99,6% estábulo
15 N 0,4% estábulo
Peso atômico padrão A r, padrão (N)

O nitrogênio natural ( 7 N) consiste em dois isótopos estáveis : a grande maioria (99,6%) do nitrogênio que ocorre naturalmente é o nitrogênio-14 , com o restante sendo o nitrogênio-15 . Quatorze radioisótopos também são conhecidos, com massas atômicas variando de 10 a 25, junto com um isômero nuclear , 11m N. Todos esses radioisótopos têm vida curta, sendo o nitrogênio-13 de vida mais longa com meia-vida de 9,965 minutos. Todos os outros têm meia-vida abaixo de 7,15 segundos, com a maioria abaixo de 620 milissegundos. A maioria dos isótopos com massa atômica abaixo de 14 decai em isótopos de carbono , enquanto a maioria dos isótopos com massas acima de 15 decai em isótopos de oxigênio . O isótopo conhecido de vida mais curta é o nitrogênio-10, com meia-vida de cerca de 200 yoctossegundos .

Lista de isótopos

Nuclídeo
Z N Massa isotópica ( Da )
Meia-vida

[ largura de ressonância ]

Modo de decaimento


Isótopo filha

Giro e
paridade
Abundância natural (fração molar)
Energia de excitação Proporção normal Faixa de variação
10 N 7 3 10,04165 (43) 200 (140) × 10 −24 s
[2,3 (16) MeV]
p 9
C
(2−)
11 N 7 4 11,02609 (5) 550 (20) × 10 −24 s
[1,58 (+ 75−52) MeV]
p 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
Ser
13 N 7 6 13,00573861 (29) 9,965 (4) min β + 13
C
1/2−
14 N 7 7 14,00307400446 (21) Estábulo 1+ 0,99636 (20) 0,99579–0,99654
15 N 7 8 15.0001088989 (6) Estábulo 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 (0,00145%) 12
C
16m N 120,42 (12) keV 5,25 (6) µs TI (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 - (4,9975%) 17
O
β - , α (0,0025%) 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− #
  1. ^ m N - Isômero nuclear Excited .
  2. ^ () - A incerteza (1 σ ) é dada de forma concisa entre parênteses após os últimos dígitos correspondentes.
  3. ^ # - Massa atômica marcada com #: valor e incerteza derivados não de dados puramente experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências da Superfície de Massa (TMS).
  4. ^ Modos de decadência:
    ISTO: Transição isomérica
    n: Emissão de nêutrons
    p: Emissão de prótons
  5. ^ Símbolo em negrito como filha - o produto filha é estável.
  6. ^ () valor de rotação - Indica rotação com argumentos de atribuição fracos.
  7. ^ # - Os valores marcados com # não são derivados puramente de dados experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências de nuclídeos vizinhos (TNN).
  8. ^ Imediatamente decai em duas partículas alfa para uma reação líquida de 12 N → 3  4 He + e + .
  9. ^ Usado na tomografia por emissão de pósitrons .
  10. ^ Um dos poucos núcleos ímpares estáveis

Nitrogênio-13

O nitrogênio-13 e o oxigênio-15 são produzidos na atmosfera quando os raios gama (por exemplo, de relâmpagos ) eliminam os nêutrons do nitrogênio-14 e do oxigênio-16:

14 N + γ → 13 N + n
16 O + γ → 15 O + n

O nitrogênio-13 decai com meia-vida de dez minutos em carbono-13, emitindo um pósitron . O pósitron se aniquila rapidamente com um elétron, produzindo dois raios gama de cerca de 511 keV. Depois de um relâmpago, essa radiação gama morre com meia-vida de dez minutos, mas esses raios gama de baixa energia percorrem em média apenas cerca de 90 metros no ar, então eles só podem ser detectados por um minuto ou mais como o "nuvem" de 13 N e 15 O passa flutuando, levada pelo vento.

Nitrogênio-14

O nitrogênio-14 é um dos dois isótopos estáveis (não radioativos ) do elemento químico nitrogênio , que produz cerca de 99,636% do nitrogênio natural.

O nitrogênio-14 é um dos poucos nuclídeos estáveis ​​com um número ímpar de prótons e nêutrons (sete cada) e é o único a constituir a maioria de seu elemento. Cada próton ou nêutron contribui com um spin nuclear de mais ou menos spin 1/2 , dando ao núcleo um spin magnético total de um.

Como todos os elementos mais pesados ​​que o lítio , acredita-se que a fonte original de nitrogênio-14 e nitrogênio-15 no Universo seja a nucleossíntese estelar , onde são produzidos como parte do ciclo carbono-nitrogênio-oxigênio .

O nitrogênio-14 é a fonte do carbono-14 radioativo de ocorrência natural . Alguns tipos de radiação cósmica causam uma reação nuclear com o nitrogênio-14 na alta atmosfera da Terra, criando o carbono-14, que se decompõe em nitrogênio-14 com meia-vida de 5.730 ± 40 anos.

Nitrogênio-15

O nitrogênio-15 é um isótopo estável raro de nitrogênio . Duas fontes de nitrogênio-15 são a emissão de pósitrons do oxigênio-15 e o decaimento beta do carbono-15 . O nitrogênio-15 apresenta uma das menores seções transversais de captura de nêutrons térmicos de todos os isótopos.

Nitrogen-15 é freqüentemente usado em NMR (espectroscopia de Nitrogen-15 NMR ). Ao contrário do nitrogênio-14 mais abundante, que tem um spin nuclear inteiro e, portanto, um momento quadrupolo , o 15 N tem um spin nuclear fracionário de metade, o que oferece vantagens para NMR, como largura de linha mais estreita.

O rastreamento de nitrogênio-15 é uma técnica usada para estudar o ciclo do nitrogênio .

Assinaturas isotópicas

Referências