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氧的同位素

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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,分別是16O、17O、18O,其中以16O占天然氧的絕大部分,豐度為99.76%。在氧的放射性同位素當中,15O半衰期最長,達122.266秒;而原子核滴線外的11O半衰期最短,只有1.98×10-22秒,但目前仍未測量同處原子核滴線外的27O和28O的半衰期。[2]

快速預覽 同位素, 衰變 ...
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圖表

更多資訊 符號, Z ...
  1. 用括號括起來的數據代表不確定性。
  2. 穩定的衰變產物以粗體表示。
  3. 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明,僅為理論推測。
  4. 16O和18O之間的比例用於測量δ18O
  5. 可用於代謝途徑的NMR研究
  6. 可用於研究某些代謝途徑
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穩定同位素

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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。

氧的3種穩定同位素16O、17O、18O,其中16O最多,豐度為99.762 %[5]

16O的豐度最大可以由恆星進化論解釋。大爆炸產生宇宙時僅形成了元素,其他元素都是透過後來的恆星中進行的核聚變反應合成的[6]。在恆星內,質子-質子鏈反應碳氮氧循環首先進行,「燃燒」產生。隨着燒氫的進行,核在自身重力下收縮,中心溫度上昇,當溫度超過約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[6]。而18O是14N捕獲4He合成的(14N由碳氮氧循環產生)。因此,17O主要於恆星的氫殼富集,18O主要於恆星的氦殼富集。[6]

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放射性同位素

氧有十三種放射性同位素已獲得表徵,其中最穩定的是半衰期122.24秒的15O和半衰期70.606秒的14O。[5]剩下的放射性同位素的半衰期都小於27秒,大部分甚至小於0.1秒。[5]半衰期77.4毫秒的24O和28Ne都被用於研究中子星表面的核反應。[7]對於輕於穩定同位素的氧同位素,它們最常見的衰變模式β+衰變[8][9][10]而較重的同位素則透過β衰變衰變成

氧-15

氧-15是氧的放射性同位素,常以氧-15水英語15O-water的形式用於正電子斷層掃描(PET)的心肌灌注成像英語Myocardial perfusion imaging成像。[11][12]它有8個質子和7個中子,原子量為15.0030654 amu,半衰期122.24秒。[13]氧-15可以由在回旋加速器中用轟擊氮-14而成。[14]

氧-15和氮-13分別由γ射線把大氣中的氧-16和氮-14的一個中子轟掉而成:[15]

16O + γ → 15O + n
14N + γ → 13N + n

氧-15會以約兩分鐘的半衰期衰變成氮-15,並放出一個正電子。這個正電子迅速和一個電子湮滅,並產生兩個能量約為511 keV的γ射線。這些低能量的γ射線只能在空氣中移動90米。它和來自氮-13的正電子產生的γ射線一樣只能在一分鐘內左右檢測到,因為15O和13N的「雲」會隨風飄散。[16]


同位素列表
氮的同位素 氧的同位素 氟的同位素
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參考文獻

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