Happi on 17 isotooppien tunnettuja massaluku on 12 28. Kolme niistä ovat stabiileja, 16 O, 17 O ja 18 O, joista ensimmäinen on ultra-enemmistö luonteeltaan (yli 99,75% luonnon happea). Hapelle määritetään standardi atomimassa 15,9994 (3) u .
Muut 10 isotooppia ovat radioaktiivisia, kaikki lyhytaikaisia, 15 O: lla on pisin puoliintumisaika (122,24 sekuntia) ja 12 O: lla lyhin (580 (30) × 10 −24 sekuntia).
Ensimmäiset yritykset isotooppisesti erottaa 16 O: ta ja 18 O: ta ovat peräisin vuodelta 1935, jolloin Harold Clayton Urey yritti erottaa veden eri isotooppimuodot pyörivällä kaistalla olevalla tislauskolonnilla .
Näiden isotooppien ensimmäisten käyttötapojen joukossa oli orgaanisen kemian mekanismien tutkimus, erityisesti esteröinti- ja hydrolyysimekanismit .
Luonnollinen happi koostuu kolmen stabiilin isotoopit 16 O , 17 O ja 18 O , 16 O on kaikkein runsaasti . Suuri suhteellinen ja absoluuttinen runsaus 16 O selittyy sillä, että se on tärkein tuote tähti kehittyminen sekä ensisijainen isotooppi, eli se voidaan valmistaa tähtiä, jotka alun perin vain koostuu vedystä . Suurin osa 16 O: sta syntetisoidaan heliumfuusioprosessin lopussa tähdissä; kolminkertainen alfa-reaktio luo hiiltä 12 ( 12 C), joka sieppaa ylimääräisen helium 4: n ( 4 He) ytimen tuottamaan 16 O. Neonfuusio tuottaa myös 16 O. 17 O ja 18 O ovat molemmat sekundaarisia isotooppeja, toisin sanoen niiden nukleosynteesi vaatii "siemenytimen". 17 O tuotetaan pääasiassa sulamalla vety heliumiin CNO-syklin aikana , mikä tekee siitä yleisen isotoopin vetyä polttavan tähden alueilla. 18 O: ta tuotetaan pääasiassa, kun 14 N (runsaasti CNO-syklin aikana) vangitsee 4 He: n (toisin sanoen alfa-hiukkasen ) ytimen, mikä tekee 18 O: sta yleisen isotoopin tähden heliumirikkailla alueilla. Noin miljardi celsiusastetta vaaditaan, jotta kaksi happiydintä läpikäyisi ydinfuusion muodostaakseen raskaampia rikki- isotooppeja .
Vesimolekyylit sisältävät kevyempiä isotooppia ovat todennäköisesti haihtuu ja pudota takaisin sateeseen , niin lähdevettä ja polaariset jää sisältävät hieman vähemmän (0,1981%) isotooppia raskaan 18 O kuin ilma (0,204%) tai merivettä (0,1995%). Tämä ero mahdollistaa vanhojen lämpötilojen analysoinnin tutkimalla jääytimiä.
Isotooppi | Yltäkylläisyys
(mooliprosentti) |
Vaihtelualue |
---|---|---|
16 O | 99,757 (16)% | 99,738 - 99,776 |
17 O | 0,038 (1)% | 0,037 - 0,04 |
18 O | 0,205 (14)% | 0,188 - 0,222 |
Happi 16 ( 16 O) on hapen isotooppi, jonka ydin koostuu 8 protonista ja 8 neutronista . Se on runsain isotooppi (99,8%), mikä tarkoittaa, että käytännössä puhuessamme hapesta puhumme tästä isotoopista, erityisesti fyysikoiden keskuudessa, jotka viittaavat siihen systemaattisesti, niin että kemistit viittaavat luonnostaan runsaaseen isotooppien seokseen kuten happea, joka johti hieman eri massa asteikot kahden tieteenalan aikaan (vuoteen 1959 saakka), kun atomimassayksikkö määriteltiin 1 / 16 massan "happea" atomi. Tämä kaksinaisuus katosi vuosina 1959/1960, kun IUPAC ja IUPAP suostuivat ottamaan yhtenäisenä atomimassayksikkönä tai daltonina hiilen 12 ( 12 C) atomimassan kahdestoistaosan .
Happi 17 ( 17 O) on hapen isotooppi, jonka ydin koostuu 8 protonista ja 9 neutronista . Se on niukka isotooppi (0,0373% merivedessä, noin kaksi kertaa enemmän kuin deuterium ). Sen spin 2/2 + tekee siitä ainoan stabiilin isotoopin, jota voidaan käyttää NMR-tutkimuksissa.
Happi 18 ( 18 O) on hapen isotooppi, jonka ydin koostuu 8 protonista ja 10 neutronista . Se on niukka isotooppi (0,204%). Sitä käytetään radiofarmakologiassa veden muodossa, joka on rikastettu H 2 18 O -lajeihin.ja tuottaa, pommittamalla protonien - vety -ionit H + - kiihdytetään syklotronissa tai lineaarinen kiihdytin , fluori-18 , joka on, esimerkiksi, käytetään muodossa fluorodeoksiglukoosia ( 18 F) ( 18 F-FDG) in positroniemissiotomografian puitteissa . In paleoklimatologia suhde huomattava δ 18 O, joka vastaa suhdetta 18 O / 16 O, mahdollistaa, kirjattu jääkairausten että arktisilla tai Etelämantereen , määrittää lämpötila sademäärä kautta aikojen.
14 radioisotooppia karakterisoitiin, vakaimmat olivat 15 O, jonka puoliintumisaika oli 122,24 s, ja 14 O, jonka puoliintumisaika oli 70,606 s. Kaikkien muiden isotooppien puoliintumisaika on alle 27 s ja suurin osa niistä alle 83 millisekuntia (ms).
Isotooppeja, jotka ovat kevyempiä kuin pysyviä isotooppeja rappeutuminen pääasiassa β + hajoaminen osaksi typen isotoopit , raskaampi ne pääasiassa β - hajoaminen osaksi fluori isotooppeja . Isotoopit, joiden massanumero on suurempi kuin 24 ( 25 O, 26 O, 27 O ja 28 O), ovat neutronistabiilisuuden rajan ulkopuolella ja ovat siksi erityisen epävakaita, hajoamalla neutronien emissiolla isotooppiin siten, että neutroni on vähemmän, puolet - muutaman kymmenen nanosekunnin elämä.
Sisään huhtikuu 2019Washingtonin yliopiston ( Yhdysvallat ) ryhmä ilmoitti löytävänsä kevyimmän hapen isotoopin ( 11 O).
Happi 13 ( 13 O) on hapen isotooppi, jonka ydin koostuu 8 protonista ja 5 neutronista. Se on epävakaa spin 3/2 - isotooppi . Sen atomipaino on 13,0248 amu . Se hajoaa typpi-13 : ksi sieppaamalla elektroneja , joiden puoliintumisaika on 8,58 ms ja hajoamisenergia 17,765 MeV . Se syntyy hajoamalla fluoria 14 .
Happi 15 ( 15 O) on hapen isotooppi, jonka ydin koostuu 8 protonista ja 7 neutronista ja atomimassa 15,0030654 amu. Sen puoliintumisaika on 122 sekuntia. Sitä käytetään usein positroniemissiotomografiassa .
isotooppi symboli |
Z ( p ) | N ( n ) | Isotooppimassa (u) | Puolikas elämä | Hajaantumistila (t) |
Isotooppi (t) -poika | Ydin spin |
---|---|---|---|---|---|---|---|
12 O | 8 | 4 | 12.034405 (20) | 580 (30) × 10 −24 s [0,40 (25) MeV] |
2p (60,0%) | 10 ° C | 0+ |
p (40,0%) | 11 N | ||||||
13 O | 8 | 5 | 13.024812 (10) | 8,58 (5) ms | β + (89,1%) | 13 N | (3 / 2-) |
β + , p (10,9%) | 12 ° C | ||||||
14 O | 8 | 6 | 14.00859625 (12) | 70,598 (18) 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 | 15.99491461956 (16) | Vakaa | 0+ | ||
17 O | 8 | 9 | 16.99913170 (12) | Vakaa | 5/2 + | ||
18 O | 8 | 10 | 17.9991610 (7) | Vakaa | 0+ | ||
19 O | 8 | 11 | 19.003580 (3) | 26,464 (9) s | β - | 19 F | 5/2 + |
20 O | 8 | 12 | 20.0040767 (12) | 13,51 (5) s | β - | 20 F | 0+ |
21 O | 8 | 13 | 21.008656 (13) | 3,42 (10) s | β - | 21 F | (1 / 2,3 / 2,5 / 2) + |
22 O | 8 | 14 | 22.00997 (6) | 2,25 (15) s | β - (78,0%) | 22 F | 0+ |
β - , n (22,0%) | 21 F | ||||||
23 O | 8 | 15 | 23.01569 (13) | 82 (37) ms | β - , n (57,99%) | 22 F | 1/2 + # |
β - (42,0%) | 21 F | ||||||
24 O | 8 | 16 | 24.02047 (25) | 65 (5) ms | β - , n (57,99%) | 23 F | 0+ |
β - (42,01%) | 24 F | ||||||
25 O | 8 | 17 | 25.02946 (28) # | 5,2 × 10 −8 s | ei | 24 O | (3/2 +) # |
26 O | 8 | 18 | 26.03834 (28) # | 4,0 × 10 −8 s | β - | 26 F | 0+ |
ei | 25 O | ||||||
27 O | 8 | 19 | 27.04826 (54) # | <260 ns | ei | 26 O | (3/2 +) # |
28 O | 8 | 20 | 28.05781 (64) # | <260 ns | ei | 27 O | 0+ |
1 | H | Hei | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Olla | B | VS | EI | O | F | Syntynyt | ||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Al | Joo | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Se | Sc | Ti | V | Kr | Mn | Fe | Co | Tai | Cu | Zn | Ga | Ge | Ässä | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Huom | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | Sisään | Sn | Sb | Sinä | Minä | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Tämä | PR | Nd | Pm | Sm | Oli | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lukea | Hf | Sinun | W | Re | Luu | Ir | Pt | Klo | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | Klo | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Voisi | Olen | Cm | Bk | Vrt | On | Fm | Md | Ei | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |