Isótopos de oxigênio - Isotopes of oxygen

Principais isótopos de oxigênio   ( 8 O)
Isótopo Decair
abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produtos
16 O 99,76% estábulo
17 O 0,04% estábulo
18 O 0,20% estábulo
Peso atômico padrão A r, padrão (O)

Existem três estáveis conhecidos isótopos de oxigénio ( 8 S): 16 O , 17 O , e 18 S .

Isótopos radioativos variando de 11 O a 26 O também foram caracterizados, todos de curta duração. O radioisótopo de vida mais longa é 15 O com meia-vida de 122,24 segundos , enquanto o isótopo de vida mais curta é 12 O com meia-vida de 580 (30) × 10 −24 segundos (a meia-vida do 11 não ligado O ainda é desconhecido).

Lista de isótopos

Nuclide
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
11 O 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]
2p (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 8 8 15.99491461960 (17) Estábulo 0+ 0,99757 (16) 0,99738–0,99776
17 O 8 9 16.9991317566 (7) Estábulo 5/2 + 3,8 (1) × 10 −4 (3,7–4,0) × 10 −4
18 O 8 10 17,9991596128 (8) Estábulo 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 16 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 n 24 O 3/2 + #
26 O 8 18 26,03721 (18) 4,2 (3,3) ps 2n 24 O
  1. ^ m O - isômero nuclear Excited .
  2. ^ () - A incerteza (1 σ ) é dada de forma concisa entre parênteses após os últimos dígitos correspondentes.
  3. ^ Modos de decadência:
    n: Emissão de nêutrons
    p: Emissão de prótons
  4. ^ Símbolo em negrito como filha - o produto filha é estável.
  5. ^ () valor de rotação - Indica rotação com argumentos de atribuição fracos.
  6. ^ # - Os valores marcados com # não são derivados puramente de dados experimentais, mas pelo menos parcialmente de tendências de nuclídeos vizinhos (TNN).
  7. ^ a b A relação entre 16 O e 18 O é usada para deduzir temperaturas antigas .
  8. ^ Pode ser usado em estudos de NMR de vias metabólicas.
  9. ^ Pode ser usado no estudo de certas vias metabólicas.

Isótopos estáveis

Mais tarde na vida de uma estrela massiva, 16 O concentra-se na camada O, 17 O na camada H e 18 O na camada He

O oxigênio de ocorrência natural é composto por três isótopos estáveis , 16 O , 17 O e 18 O , sendo 16 O o mais abundante (99,762% de abundância natural ). Dependendo da fonte terrestre, o peso atômico padrão varia dentro da faixa de [ 15.999 03 , 15,999 77 ] (o valor convencional é 15,999).

A abundância relativa e absoluta de 16 O é alta porque é um produto principal da evolução estelar e porque é um isótopo primário, o que significa que pode ser feito por estrelas que inicialmente eram feitas exclusivamente de hidrogênio . A maioria dos 16 O é sintetizada no final do processo de fusão do hélio nas estrelas ; a reação triplo-alfa cria 12 C , que captura um 4 He adicional para formar 16 O. O processo de queima do neon cria 16 O adicionais .

Ambos 17 O e 18 O são isótopos secundários, o que significa que sua nucleossíntese requer núcleos de sementes. O 17 O é formado principalmente pela queima de hidrogênio em hélio durante o ciclo CNO , tornando-o um isótopo comum nas zonas de queima de hidrogênio das estrelas. Mais 18 S é produzido quando 14 N (fabricado abundante de queima CNO) capta um 4 núcleo Ele, tornando-se 18 F . Isso decai rapidamente para 18 O, tornando esse isótopo comum nas zonas de estrelas ricas em hélio. Aproximadamente um bilhão de graus Celsius é necessário para que dois núcleos de oxigênio sofram a fusão nuclear para formar o núcleo mais pesado de enxofre .

As medições da proporção de oxigênio-18 para oxigênio-16 são freqüentemente usadas para interpretar mudanças no paleoclima . A composição isotópica de oxigénio átomos na atmosfera da Terra é de 99,759% 16 O, 0,037% 17 O e 0,204% 18 ó . Como as moléculas de água contendo o isótopo mais leve são ligeiramente mais propensas a evaporar e cair como precipitação , a água doce e o gelo polar na Terra contêm um pouco menos (0,1981%) do isótopo pesado 18 O do que o ar (0,204%) ou a água do mar (0,1995%) . Essa disparidade permite a análise dos padrões de temperatura por meio de testemunhos de gelo históricos .

Amostras sólidas (orgânicas e inorgânicas) para razões isotópicas de oxigênio são geralmente armazenadas em copos de prata e medidas com pirólise e espectrometria de massa . Os pesquisadores precisam evitar o armazenamento impróprio ou prolongado das amostras para medições precisas.

Uma massa atômica de 16 foi atribuída ao oxigênio antes da definição da unidade de massa atômica unificada com base em 12 C. Uma vez que os físicos se referiam a apenas 16 O, enquanto os químicos se referiam à mistura naturalmente abundante de isótopos, isso levou a escalas de massa ligeiramente diferentes entre as duas disciplinas.

Radioisótopos

Treze radioisótopos foram caracterizados, sendo o mais estável 15 O com meia-vida de 122,24 se 14 O com meia-vida de 70,606 s. Todos os isótopos radioativos restantes têm meia-vida inferior a 27 se a maioria deles tem meia-vida inferior a 83  milissegundos (ms). Por exemplo, 24 O tem meia-vida de 61 ms. O mais comum o modo de decaimento por isótopos mais leves do que o dos isótopos estáveis é β + deterioração (para azoto ) e o modo mais comum depois é β - deterioração (para flúor ).

Oxigênio-13

Oxygen-13 é um isótopo instável de oxigênio. É composto por 8 prótons e elétrons e 5 nêutrons. Ele tem um spin de 3/2 e meia-vida de 8,58 ms . Sua massa atômica é 13,0248 Da . Ele decai para nitrogênio -13 por captura de elétrons e tem uma energia de decaimento de 17,765 MeV . Seu nuclídeo pai é o flúor-14 .

Oxygen-15

Oxygen-15 é um isótopo radioativo de oxigênio, freqüentemente usado em imagens de tomografia por emissão de pósitrons (PET). Pode ser usado, entre outras aplicações, em água para imagens PET de perfusão miocárdica e para imagens cerebrais . Tem 8 prótons, 7 nêutrons e 8 elétrons. A massa atômica total é 15,0030654 amu. Tem meia-vida de 122,24 segundos. O oxigênio-15 é sintetizado através do bombardeio de deuteron de nitrogênio-14 usando um ciclotron .

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

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

O isótopo oxigênio-15 decai com meia-vida de cerca de dois minutos em nitrogênio-15, emitindo um pósitron . O pósitron se aniquila rapidamente com um elétron, produzindo dois raios gama de cerca de 511 keV. Após um raio, essa radiação gama morre com meia-vida de dois minutos, mas esses raios gama de baixa energia percorrem em média apenas 90 metros no ar. Junto com os raios produzidos a partir de pósitrons do nitrogênio-13, eles só podem ser detectados por um minuto ou mais enquanto a "nuvem" de 15 O e 13 N passa flutuando, carregada pelo vento.

Veja também

Referências