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氧的同位素

二月 06, 2023

氧（原子量：15.9994）共有18個已知同位素，質量數介於11-28之間，其中有3個是穩定的，其他都具有放射性。天然存在的氧同位素有3個，分別是16O、17O、18O，皆為穩定同位素，其中以16O占天然氧的絕大部分，豐度為99.76%。其他放射性同位素都不出現在自然界中，只有在實驗室製造出來過，且半衰期都極短，非常不穩定。

主要的氧同位素
同位素 衰變
丰度 半衰期 (t1/2) 類型 產物
16O 99.76% 穩定
17O 0.04% 穩定
18O 0.20% 穩定
標準原子質量（英语：Standard atomic weight） (Ar, 標準)
  • [15.99903, 15.99977][1]
  • 傳統: 15.999
←N（7） F（9）→

圖表

符號 Z（
p
 ） 		N（
n
 ） 		同位素質量（u） 半衰期 衰變
方式[2]		 衰變
產物[n 1]		 原子核
自旋 		相對豐度
（莫耳分率） 		相對豐度的變化量
（莫耳分率）
11O[3] 8 3 11.051250(60) 1.98(22)×10−22 s
[2.31±0.14 MeV] 		2p 9C (3/2−)
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 β+ (89.1%) 13
N
 		(3/2−)
β+, p (10.9%) 12
C
14O 8 6 14.00859625(12) 70.598(18) s β+ 14
N
 		0+
15O 8 7 15.0030656(5) 122.24(16) s β+ 15N 1/2−
16O[n 2] 8 8 15.99491461956(16) 稳定 0+ 0.99757(16) 0.99738–0.99776
17O[n 3] 8 9 16.99913170(12) 稳定 5/2+ 3.8(1)×10−4 3.7×10−4–4.0×10−4
18
O
[n 2][n 4]		 8 10 17.9991610(7) 穩定 0+ 2.05(14)×10−3 1.88×10−3–2.22×10−3
19O 8 11 19.003580(3) 26.464(9) s β− 19F 5/2+
20O 8 12 20.0040767(12) 13.51(5) s β− 20F 0+
21O 8 13 21.008656(13) 3.42(10) s β− 21F (1/2,3/2,5/2)+
22O 8 14 22.00997(6) 2.25(15) s β− (78.0%) 22F 0+
β−, n (22.0%) 21F
23O 8 15 23.01569(13) 82(37) ms β−, n (57.99%) 22F 1/2+#
β− (42.0%) 23F
24O 8 16 24.02047(25) 65(5) ms β−, n (57.99%) 23F 0+
β− (42.01%) 24F
25O 8 17 25.02946(28)# (52) ns n 24O (3/2+)#
26O 8 18 26.03834(28)# <40 ns 0+
27O 8 19 27.04826(54)# <260 ns 3/2+#
28O 8 20 28.05781(64)# <100 ns 0+

備註：畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，只是理論推測而已，而用括號括起來的代表數據不確定性。

穩定同位素

 
在大質量恆星的老年期，16O於氧殼合成，17O於氫殼合成，18O於氦殼合成。
参见：核合成

氧的3種穩定同位素是16O、17O、18O，其中16O最多，豐度為99.762 %[4]。

16O的豐度最大可以由恒星演化論解釋。大爆炸產生宇宙時僅形成了氫和氦元素，其他元素都是透過後來的恒星中進行的核聚變反應合成的[5]。在恒星内，質子-質子鏈反應與碳氮氧循環首先進行，「燃燒」氫產生氦。隨着燒氫的進行，核在自身重力下收縮，中心温度上昇，當温度超過約1億K時，「燃燒」氦的3氦過程開始，由此產生12C，然後又與氦（4He）原子核反應生成16O。大部分的16O由此產生。

17O的豐度為0.037%，18O為0.204%，是微量的穩定同位素。17O主要是在恆星的碳氮氧循環中，氫燃燒產生氦時合成的[5]。而18O是14N捕獲4He合成的（14N由碳氮氧循環產生）。因此，17O主要於恒星的氫殼富集，18O主要於恒星的氦殼富集。[5]

放射性同位素

氧有十三种放射性同位素已获得表征，其中最稳定的是半衰期122.24秒的15O和半衰期70.606秒的14O。[4]剩下的放射性同位素的半衰期都小于27秒，大部分甚至小于83毫秒。[4]举个例子，24O的半衰期只有61毫秒。[6]对于轻于稳定同位素的氧同位素，它们最常见的衰变模式是β+衰变成氮，[7][8][9]而较重的同位素则通过β−衰变衰变成氟。

氧-15

氧-15是氧的放射性同位素，常以氧-15水（英语：15O-water）的形式用于正电子断层扫描（PET）的心肌灌注成像（英语：Myocardial perfusion imaging）和脑成像。[10][11]它有8个质子和7个中子，原子量为15.0030654 amu，半衰期122.24秒。[12]氧-15可以由在回旋加速器中用氘轰击氮-14而成。[13]

氧-15和氮-13分别由γ射线把大气中的氧-16和氮-14的一个中子轰掉而成：[14]

16O + γ → 15O + n
14N + γ → 13N + n

氧-15会以约两分钟的半衰期衰变成氮-15，并放出一个正电子。这个正电子迅速和一个电子湮灭，并产生两个能量约为511 keV的γ射线。这些低能量的γ射线只能在空气中移动90米。它和来自氮-13的正电子产生的γ射线一样只能在一分钟内左右检测到，因为15O和13N的“云”会随风飘散。[15]


註釋

  1. ^ 稳定同位素以粗体显示
  2. ^ 2.0 2.1 16O和18O之间的比例用于测量δ18O
  3. ^ 可用于代谢途径的NMR研究
  4. ^ 可用于研究某些代谢途径

参考文献

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  8. ^ NUDAT. [2009-07-06]. （原始内容于2008-09-24）. 
  9. ^ NUDAT. [2009-07-06]. （原始内容于2011-07-21）. 
  10. ^ Rischpler, Christoph; Higuchi, Takahiro; Nekolla, Stephan G. Current and Future Status of PET Myocardial Perfusion Tracers. Current Cardiovascular Imaging Reports. 22 November 2014, 8 (1): 333–343. doi:10.1007/s12410-014-9303-z. 
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二月 06, 2023
氧的同位素, 原子量, 9994, 共有18個已知同位素, 質量數介於11, 28之間, 其中有3個是穩定的, 其他都具有放射性, 天然存在的氧同位素有3個, 分別是16o, 皆為穩定同位素, 其中以16o占天然氧的絕大部分, 豐度為99, 其他放射性同位素都不出現在自然界中, 只有在實驗室製造出來過, 且半衰期都極短, 非常不穩定, 主要的氧同位素同位素, 衰變丰度, 半衰期, 類型, 產物16o, 穩定17o, 穩定18o, 穩定標準原子質量, 英语, standard, atomic, weight, 標準,. 氧 原子量 15 9994 共有18個已知同位素 質量數介於11 28之間 其中有3個是穩定的 其他都具有放射性 天然存在的氧同位素有3個 分別是16O 17O 18O 皆為穩定同位素 其中以16O占天然氧的絕大部分 豐度為99 76 其他放射性同位素都不出現在自然界中 只有在實驗室製造出來過 且半衰期都極短 非常不穩定 主要的氧同位素同位素 衰變丰度 半衰期 t1 2 類型 產物16O 99 76 穩定17O 0 04 穩定18O 0 20 穩定標準原子質量 英语 Standard atomic weight Ar 標準 7001159990300000000 15 99903 7001159997700000000 15 99977 1 傳統 15 999 N 7 F 9 查看讨论编辑 目录 1 圖表 2 穩定同位素 3 放射性同位素 3 1 氧 15 4 註釋 5 参考文献圖表 编辑符號 Z p N n 同位素質量 u 半衰期 衰變方式 2 衰變產物 n 1 原子核自旋 相對豐度 莫耳分率 相對豐度的變化量 莫耳分率 11O 3 8 3 11 051250 60 6978198000000000000 1 98 22 10 22 s 6987370102768497000 2 31 0 14 MeV 2p 9C 3 2 12O 8 4 12 034405 20 580 30 10 24 s 0 40 25 MeV 2p 60 0 10C 0 p 40 0 11N13O 8 5 13 024812 10 8 58 5 ms b 89 1 13 N 3 2 b p 10 9 12 C14O 8 6 14 00859625 12 70 598 18 s b 14 N 0 15O 8 7 15 0030656 5 122 24 16 s b 15N 1 2 16O n 2 8 8 15 99491461956 16 稳定 0 0 99757 16 0 99738 0 9977617O n 3 8 9 16 99913170 12 稳定 5 2 3 8 1 10 4 3 7 10 4 4 0 10 418 O n 2 n 4 8 10 17 9991610 7 穩定 0 2 05 14 10 3 1 88 10 3 2 22 10 319O 8 11 19 003580 3 26 464 9 s b 19F 5 2 20O 8 12 20 0040767 12 13 51 5 s b 20F 0 21O 8 13 21 008656 13 3 42 10 s b 21F 1 2 3 2 5 2 22O 8 14 22 00997 6 2 25 15 s b 78 0 22F 0 b n 22 0 21F23O 8 15 23 01569 13 82 37 ms b n 57 99 22F 1 2 b 42 0 23F24O 8 16 24 02047 25 65 5 ms b n 57 99 23F 0 b 42 01 24F25O 8 17 25 02946 28 52 ns n 24O 3 2 26O 8 18 26 03834 28 lt 40 ns 0 27O 8 19 27 04826 54 lt 260 ns 3 2 28O 8 20 28 05781 64 lt 100 ns 0 備註 畫上 號的數據代表沒有經過實驗的証明 只是理論推測而已 而用括號括起來的代表數據不確定性 穩定同位素 编辑 在大質量恆星的老年期 16O於氧殼合成 17O於氫殼合成 18O於氦殼合成 参见 核合成 氧的3種穩定同位素是16O 17O 18O 其中16O最多 豐度為99 762 4 16O的豐度最大可以由恒星演化論解釋 大爆炸產生宇宙時僅形成了氫和氦元素 其他元素都是透過後來的恒星中進行的核聚變反應合成的 5 在恒星内 質子 質子鏈反應與碳氮氧循環首先進行 燃燒 氫產生氦 隨着燒氫的進行 核在自身重力下收縮 中心温度上昇 當温度超過約1億K時 燃燒 氦的3氦過程開始 由此產生12C 然後又與氦 4He 原子核反應生成16O 大部分的16O由此產生 17O的豐度為0 037 18O為0 204 是微量的穩定同位素 17O主要是在恆星的碳氮氧循環中 氫燃燒產生氦時合成的 5 而18O是14N捕獲4He合成的 14N由碳氮氧循環產生 因此 17O主要於恒星的氫殼富集 18O主要於恒星的氦殼富集 5 放射性同位素 编辑氧有十三种放射性同位素已获得表征 其中最稳定的是半衰期122 24秒的15O和半衰期70 606秒的14O 4 剩下的放射性同位素的半衰期都小于27秒 大部分甚至小于83毫秒 4 举个例子 24O的半衰期只有61毫秒 6 对于轻于稳定同位素的氧同位素 它们最常见的衰变模式是b 衰变成氮 7 8 9 而较重的同位素则通过b 衰变衰变成氟 氧 15 编辑 氧 15是氧的放射性同位素 常以氧 15水 英语 15O water 的形式用于正电子断层扫描 PET 的心肌灌注成像 英语 Myocardial perfusion imaging 和脑成像 10 11 它有8个质子和7个中子 原子量为15 0030654 amu 半衰期122 24秒 12 氧 15可以由在回旋加速器中用氘轰击氮 14而成 13 氧 15和氮 13分别由g射线把大气中的氧 16和氮 14的一个中子轰掉而成 14 16O g 15O n 14N g 13N n氧 15会以约两分钟的半衰期衰变成氮 15 并放出一个正电子 这个正电子迅速和一个电子湮灭 并产生两个能量约为511 keV的g射线 这些低能量的g射线只能在空气中移动90米 它和来自氮 13的正电子产生的g射线一样只能在一分钟内左右检测到 因为15O和13N的 云 会随风飘散 15 同位素列表 氮的同位素 氧的同位素 氟的同位素註釋 编辑 稳定同位素以粗体显示 2 0 2 1 16O和18O之间的比例用于测量d18O 可用于代谢途径的NMR研究 可用于研究某些代谢途径参考文献 编辑 Meija Juris et al Atomic weights of the elements 2013 IUPAC Technical Report Pure and Applied Chemistry 2016 88 3 265 91 doi 10 1515 pac 2015 0305 Universal Nuclide Chart Nucleonica 2014 12 02 原始内容存档于2017 02 19 含有內容需登入查看的頁面 link Webb T B et al First Observation of Unbound 11O the Mirror of the Halo Nucleus 11Li Physical Review Letters 2019 122 12 122501 1 122501 7 arXiv 1812 08880 doi 10 1103 PhysRevLett 122 122501 4 0 4 1 4 2 Oxygen Nuclides Isotopes EnvironmentalChemistry com 2007 12 17 原始内容存档于2020 08 18 5 0 5 1 5 2 Meyer B S NUCLEOSYNTHESIS AND GALACTIC CHEMICAL EVOLUTION OF THE ISOTOPES OF OXYGEN PDF Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System Gatlinburg Tennessee September 19 21 2005 2007 12 23 9022 原始内容存档 PDF 于2010 12 29 Ekstrom L P Firestone R B Oxygen 24 WWW Table of Radioactive Isotopes LUNDS Universitet LBNL Isotopes Project 28 February 1999 2009 06 08 原始内容存档于13 August 2009 NUDAT 2009 07 06 原始内容存档于2008 09 24 NUDAT 2009 07 06 原始内容存档于2008 09 24 NUDAT 2009 07 06 原始内容存档于2011 07 21 Rischpler Christoph Higuchi Takahiro Nekolla Stephan G Current and Future Status of PET Myocardial Perfusion Tracers Current Cardiovascular Imaging Reports 22 November 2014 8 1 333 343 doi 10 1007 s12410 014 9303 z Kim E Edmund Lee Myung Chul Inoue Tomio Wong Wai Hoi Clinical PET and PET CT Principles and Applications Springer 2012 182 2022 02 10 ISBN 9781441908025 原始内容存档于2022 02 10 英语 oxygen 15 definition of oxygen 15 by Medical dictionary Medical dictionary thefreedictionary com 2014 12 02 原始内容存档于2022 02 10 Production of PET Radionuclides Austin Hospital Austin Health 6 December 2012 原始内容存档于15 January 2013 Timmer John Lightning strikes leave behind a radioactive cloud Ars Technica 25 November 2017 2022 02 10 原始内容存档于2022 02 10 美国英语 Teruaki Enoto et al Photonuclear reactions triggered by lightning discharge Nature Nov 23 2017 551 7681 481 484 Bibcode 2017Natur 551 481E PMID 29168803 arXiv 1711 08044 doi 10 1038 nature24630 Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G Audi A H Wapstra C Thibault J Blachot and O Bersillon in Nuclear Physics A729 2003 Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements Review 2000 IUPAC Technical Report 页面存档备份 存于互联网档案馆 Pure Appl Chem Vol 75 No 6 pp 683 800 2003 and Atomic Weights Revised 2005 页面存档备份 存于互联网档案馆 Half life spin and isomer data selected from these sources Editing notes on this article s talk page Audi Bersillon Blachot Wapstra The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties 页面存档备份 存于互联网档案馆 Nuc Phys A 729 pp 3 128 2003 National Nuclear Data Center Brookhaven National Laboratory Information extracted from the NuDat 2 1 database 页面存档备份 存于互联网档案馆 retrieved Sept 2005 David R Lide ed Norman E Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics 85th Edition online version CRC Press Boca Raton Florida 2005 Section 11 Table of the Isotopes 取自 https zh wikipedia org w index php title 氧的同位素 amp oldid 74507860, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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