Isótopos de nitrógeno
El nitrógeno natural (7N) consta de dos isótopos estables: la gran mayoría (99,6%) del nitrógeno natural es nitrógeno-14, y el resto es nitrógeno-15. También se conocen trece radioisótopos, con masas atómicas que oscilan entre 9 y 23, junto con tres isómeros nucleares. Todos estos radioisótopos son de vida corta, siendo el más largo el nitrógeno-13 con una vida media de 9,965( 4) mín. Todos los demás tienen vidas medias inferiores a 7,15 segundos, y la mayoría de ellas inferiores a 620 milisegundos. La mayoría de los isótopos con números de masa atómica inferiores a 14 se desintegran en isótopos de carbono, mientras que la mayoría de los isótopos con masas superiores a 15 se desintegran en isótopos de oxígeno. El isótopo conocido de vida más corta es el nitrógeno-10, con una vida media de 143(36) yoctosegundos, aunque la vida media del nitrógeno-9 no se ha medido con exactitud.
Lista de isótopos
| Nuclide | Z | N | Masa sototópica (Da) | Vida media [Ancho de resonancia] | Decaymode | Daughterisotope | Spin and paridad | Abundancia natural (Fracción mínima) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Energía de excitación | Proporción normal | Rango de variación | |||||||||||||||||
| 9 N | 7 | 2 | " | 5p | 4 Él | ||||||||||||||
| 10 N | 7 | 3 | 10.04165(43) | 143(36) ys | ¿P? | 9 C ? | 1 a 2 | ||||||||||||
| 11 N | 7 | 4 | 11.0261585) | 585(7) ys [780.0(9.3) keV] | p | 10 C | 1/2+ | ||||||||||||
| 11m N | 740(60) keV | 690(80) ys | p | 1/2− | |||||||||||||||
| 12 N | 7 | 5 | 12.0186132(11) | 11.000(16) ms | β+98.07(4)%) | 12 C | 1+ | ||||||||||||
| β+α (1,93(4)%) | 8 Be | ||||||||||||||||||
| 13N | 7 | 6 | 13.00573861(29) | 9.965(4) min | β+ | 13 C | 1/2− | ||||||||||||
| 14 N | 7 | 7 | 14.003074004251(241) | Stable | 1+ | [0.99578, 0.99663] | |||||||||||||
| 14m N | 2312.590(10) keV | IT | 14 N | 0+ | |||||||||||||||
| 15 N | 7 | 8 | 15.000108898266(625) | Stable | 1/2− | [0,00337, 0,00422] | |||||||||||||
| 16 N | 7 | 9 | 16.0061019(25) | 7.13 2) s | β− ()99.99846(5)%) | 16 O | 2 - 2 | ||||||||||||
| β−α (0,00154(5)%) | 12 C | ||||||||||||||||||
| 16m N | 120.42(12) keV | 5.25(6) μs | IT99.999611(25)%) | 16 N | 0 - | ||||||||||||||
| β− ()0,000389(25)%) | 16 O | ||||||||||||||||||
| 17N | 7 | 10 | 17.008449(16) | 4.173(4) s | β−No.95.1(7)%) | 16 O | 1/2− | ||||||||||||
| β− ()4,9(7)%) | 17 O | ||||||||||||||||||
| β−α (0,0025(4)%) | 13 C | ||||||||||||||||||
| 18 N | 7 | 11 | 18.014078(20) | 619.2(1.9) mss | β− ()80,8(1,6)%) | 18 O | 1 - 1 | ||||||||||||
| β−α (12.2(6)%) | 14 C | ||||||||||||||||||
| β−No.7.0(1.5)%) | 17 O | ||||||||||||||||||
| β−¿2n? | 16 O ? | ||||||||||||||||||
| 19 N | 7 | 12 | 19.017022(18) | 336(3) ms | β− ()58,2(9)%) | 19 O | 1/2− | ||||||||||||
| β−No.41,8(9)%) | 18 O | ||||||||||||||||||
| 20 N | 7 | 13 | 20.023370(80) | 136(3) ms | β− ()57.1(1.4)%) | 20 O | (2 a) | ||||||||||||
| β−No.42.9(1.4)%) | 19 O | ||||||||||||||||||
| β−¿2n? | 18 O ? | ||||||||||||||||||
| 21 N | 7 | 14 | 21.02709(14) | 85(5) ms | β−No.87 3)) | 20 O | (1/2−) | ||||||||||||
| β− ()13(3)%) | 21 O | ||||||||||||||||||
| β−¿2n? | 19 O ? | ||||||||||||||||||
| 22 N | 7 | 15 | 22.03410(22) | 23(3) ms | β− ()54.0(4.2)%) | 22 O | 0# | ||||||||||||
| β−No.34(3)%) | 21 O | ||||||||||||||||||
| β−2n12(3)%) | 20 O | ||||||||||||||||||
| 23 N | 7 | 16 | 23.03942(45) | 13.9(1.4) ms | β− (considerado) 46,6(7.2)%) | 23 O | 1/2# | ||||||||||||
| β−No.42(6)%) | 22 O | ||||||||||||||||||
| β−2n8(4)%) | 21 O | ||||||||||||||||||
| β−3n 3,4%) | 20 O | ||||||||||||||||||
| Esta cabecera de mesa > | |||||||||||||||||||
- ^ mN – Un isómero nuclear excitado.
- ^ ( ) – La incertidumbre (1σ) se da en forma concisa en paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
- ^ # – Masa atómica marcada #: valor e incertidumbre derivada no de datos puramente experimentales, sino al menos en parte de las tendencias de la Superficie Masiva (TMS).
- ^ Modos de decadencia:
IT: Isomeric transition n: Emisión de neutrón p: Emisión de protones - ^ Signatura Bold como hija – El producto de la hija es estable.
- ^ ( ) valor de la columna – Indica la vuelta con argumentos de asignación débiles.
- ^ # – Los valores marcados # no se derivan puramente de datos experimentales, sino al menos parcialmente de las tendencias de los nuclidos vecinos (TNN).
- ^ Disminuciones por emisión de protones a 8
C
, que emite inmediatamente dos protones para formar 6
Be
, que a su vez emite dos protones para formar estable 4
Él - ^ a b c d El modo Decay se muestra enérgicamente permitido, pero no se ha observado experimentalmente que ocurre en este nuclido.
- ^ Decae inmediatamente en dos partículas de alfa para una reacción neta 12N → 34Él + e+.
- ^ Utilizado en tomografía de emisión de positrones
- ^ Uno de los pocos núcleos impares estables
- ^ El isótopo de nitrógeno más potente, vea la línea de goteo nuclear
Nitrógeno-13
El nitrógeno-13 y el oxígeno-15 se producen en la atmósfera cuando los rayos gamma (por ejemplo, los de un rayo) eliminan los neutrones del nitrógeno-14 y del oxígeno-16:
- 14N + γ → 13N + n
- 16O + γ → 15O + n
El nitrógeno-13 producido como resultado se desintegra con una vida media de 9,965(4) min al carbono-13, emitiendo un positrón. El positrón se aniquila rápidamente con un electrón, produciendo dos rayos gamma de aproximadamente 511 keV. Después de un rayo, esta radiación gamma se apaga con una vida media de diez minutos, pero estos rayos gamma de baja energía viajan sólo unos 90 metros en el aire en promedio, por lo que sólo pueden detectarse durante aproximadamente un minuto, ya que el "nube" de 13N y 15O pasa flotando arrastrado por el viento.
Nitrógeno-14
El nitrógeno-14 es uno de los dos isótopos estables (no radiactivos) del elemento químico nitrógeno, que constituye aproximadamente el 99,636 % del nitrógeno natural.
El nitrógeno-14 es uno de los pocos nucleidos estables con un número impar de protones y neutrones (siete cada uno) y es el único que constituye la mayor parte de su elemento. Cada protón o neutrón contribuye con un espín nuclear de más o menos espín 1/2, lo que le da al núcleo un espín magnético total de uno.
Se cree que la fuente original de nitrógeno-14 y nitrógeno-15 en el Universo es la nucleosíntesis estelar, donde se producen como parte del ciclo CNO.
El nitrógeno-14 es la fuente del carbono-14 radiactivo de origen natural. Algunos tipos de radiación cósmica provocan una reacción nuclear con el nitrógeno-14 en la atmósfera superior de la Tierra, creando carbono-14, que se descompone nuevamente en nitrógeno-14 con una vida media de 5700(30) años.
Nitrógeno-15
El nitrógeno-15 es un isótopo estable poco común de nitrógeno. Dos fuentes de nitrógeno-15 son la emisión de positrones del oxígeno-15 y la desintegración beta del carbono-15. El nitrógeno-15 presenta una de las secciones transversales de captura de neutrones térmicos más bajas de todos los isótopos.
El nitrógeno-15 se utiliza con frecuencia en RMN (espectroscopia de RMN de nitrógeno-15). A diferencia del nitrógeno-14, más abundante, que tiene un espín nuclear entero y, por tanto, un momento cuadripolar, el 15N tiene un espín nuclear fraccional de la mitad, lo que ofrece ventajas para la RMN, como un ancho de línea más estrecho.
El rastreo de nitrógeno-15 es una técnica utilizada para estudiar el ciclo del nitrógeno.
Nitrógeno-16
El radioisótopo 16N es el radionucleido dominante en el refrigerante de los reactores de agua a presión o de los reactores de agua en ebullición durante el funcionamiento normal. Se produce a partir de 16O (en agua) mediante una reacción (n,p), en la que el átomo de 16O captura un neutrón y expulsa un protón. Tiene una vida media corta de aproximadamente 7,1 s, pero su desintegración a 16O produce radiación gamma de alta energía (5 a 7 MeV). Debido a esto, el acceso a la tubería de refrigerante primario en un reactor de agua a presión debe restringirse durante la operación de potencia del reactor. Es un indicador sensible e inmediato de fugas desde el sistema de refrigerante primario al ciclo de vapor secundario y es el principal medio de detección de dichas fugas.