氧的同位素

氧（原子量：15.9994）共有18个已知同位素，质量数介于11-28之间，其中有3个是稳定的，分别是¹⁶O、¹⁷O、¹⁸O，其中以¹⁶O占天然氧的绝大部分，丰度为99.76%。在氧的放射性同位素当中，¹⁵O半衰期最长，达122.266秒；而原子核滴线外的¹¹O半衰期最短，只有1.98×10^-22秒，但目前仍未测量同处原子核滴线外的²⁷O和²⁸O的半衰期。^[2]

主要的氧同位素

同位素 衰变 丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量 （MeV） 产物 15O 痕量 122.266 秒 β+ 1.732 15N 16O 99.757% 稳定，带8粒中子 17O 0.038% 稳定，带9粒中子 18O 0.205% 稳定，带10粒中子
标准原子质量（英语：Standard atomic weight） (Ar, 标准)	[7001159990300000000♠15.99903, 7001159997700000000♠15.99977][1] 传统: 15.999
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图表

符号	Z	N	同位素质量（u） [n 1]	半衰期 [n 1]	衰变 方式[3]	衰变 产物 [n 2]	原子核 自旋[n 3]	相对丰度 （莫耳分率）[n 1]	相对丰度 的变化量 （莫耳分率）
11O[4]	8	3	11.05125(6)	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%)	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 4]	8	8	15.994914619257(319)	稳定			0+	0.99757(16)	0.99738–0.99776
17O[n 5]	8	9	16.999131755953(692)	稳定			5/2+	3.8(1)×10−4	3.7×10−4–4.0×10−4
18 O [n 4][n 6]	8	10	17.999159612136(690)	稳定			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	(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)	77.4(45) ms	β−, n (57.99%)	23F	0+
					β− (42.01%)	24F
25O	8	17	7001250293400000000♠25.02934(18)	6979517999999999999♠5.18(35) zs	n	24O	3/2+#
26O	8	18	7001260372100000000♠26.03721(18)	6988420000000000000♠4.2(3.3) ps	2n	24O	0+
27O[2]	8	19			3n	24O
28O[2]	8	20			4n	24O	0+

1. 用括号括起来的数据代表不确定性。
2. 稳定的衰变产物以粗体表示。
3. 画上#号的数据代表没有经过实验的证明，仅为理论推测。
4. ¹⁶O和¹⁸O之间的比例用于测量δ¹⁸O
5. 可用于代谢途径的NMR研究
6. 可用于研究某些代谢途径

稳定同位素

在大质量恒星的老年期，¹⁶O于氧壳合成，¹⁷O于氢壳合成，¹⁸O于氦壳合成。

参见：核合成

氧的3种稳定同位素是¹⁶O、¹⁷O、¹⁸O，其中¹⁶O最多，丰度为99.762 %^[5]。

¹⁶O的丰度最大可以由恒星进化论解释。大爆炸产生宇宙时仅形成了氢和氦元素，其他元素都是通过后来的恒星中进行的核聚变反应合成的^[6]。在恒星内，质子-质子链反应与碳氮氧循环首先进行，“燃烧”氢产生氦。随着烧氢的进行，核在自身重力下收缩，中心温度上升，当温度超过约1亿K时，“燃烧”氦的3氦过程开始，由此产生¹²C，然后又与氦（⁴He）原子核反应生成¹⁶O。大部分的¹⁶O由此产生。

¹⁷O的丰度为0.037%，¹⁸O为0.204%，是微量的稳定同位素。¹⁷O主要是在恒星的碳氮氧循环中，氢燃烧产生氦时合成的^[6]。而¹⁸O是¹⁴N捕获⁴He合成的（¹⁴N由碳氮氧循环产生）。因此，¹⁷O主要于恒星的氢壳富集，¹⁸O主要于恒星的氦壳富集。^[6]

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。^[5]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0.1秒。^[5]半衰期77.4毫秒的²⁴O和²⁸Ne都被用于研究中子星表面的核反应。^[7]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，^[8][9][10]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。^[11][12]它有8个质子和7个中子，原子量为15.0030654 amu，半衰期122.24秒。^[13]氧-15可以由在回旋加速器中用氘轰击氮-14而成。^[14]

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：^[15]

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。^[16]

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