Isotop nitrogen

Nitrogen (₇N) yang terbentuk secara alami terdiri dari dua isotop stabil: sebagian besar (99,6%) nitrogen alami adalah nitrogen-14, dengan sisanya adalah nitrogen-15. Empat belas radioisotop juga telah diketahui, dengan massa atom berkisar antara 10 hingga 25, bersama dengan satu isomer nuklir, ^11mN. Semua radioisotop ini berumur pendek, yang berumur paling lama adalah nitrogen-13 dengan waktu paruh 9,965(4) menit. Semua radioisotop lain memiliki waktu paruh di bawah 7,15 detik, dengan sebagian besar di bawah 620 milidetik. Sebagian besar isotop dengan nomor massa atom di bawah 14 meluruh menjadi isotop karbon, sedangkan sebagian besar isotop dengan massa di atas 15 meluruh menjadi isotop oksigen. Isotop nitrogen berumur paling pendek yang diketahui adalah nitrogen-10, dengan waktu paruh 143(36) yoktodetik.

Isotop utama nitrogen

Iso­top Peluruhan kelim­pahan waktu paruh (t1/2) mode pro­duk 13N sintetis 9,965(4) mnt β+ 13C 14N [99,578%, 99,663%] stabil 15N [0,337%, 0,422%] stabil
Berat atom standar Ar°(N)	[14,00643, 14,00728] 14,007±0,001 (diringkas)[1]
lihat bicara sunting

Daftar isotop

Nuklida[2] [n 1]	Z	N	Massa isotop (Da)[3] [n 2][n 3]	Waktu paruh [lebar resonansi]	Mode peluruhan [n 4]	Isotop anak [n 5]	Spin dan paritas [n 6][n 7]	Kelimpahan alami (fraksi mol)
	Energi eksitasi							Proporsi normal	Rentang variasi
10N	7	3	10,04165(43)	143(36) ydtk	p ?[n 8]	9C ?	1−, 2−
11N	7	4	11,026158(5)	585(7) ydtk [780,0(9,3) keV]	p	10C	1/2+
11mN	740(60) keV			690(80) ydtk	p		1/2−
12N	7	5	12,0186132(11)	11,000(16) mdtk	β+ (98,07(4)%)	12C	1+
					β+α (1,93(4)%)	8Be[n 9]
13N[n 10]	7	6	13,00573861(29)	9,965(4) mnt	β+	13C	1/2−
14N[n 11]	7	7	14,003074004251(241)	Stabil			1+	[0,99578, 0,99663][4]
14mN	2.312,590(10) keV				IT	14N	0+
15N	7	8	15,000108898266(625)	Stabil			1/2−	[0,00337, 0,00422][4]
16N	7	9	16,0061019(25)	7,13(2) dtk	β− (99,99846(5)%)	16O	2−
					β−α (0,00154(5)%)	12C
16mN	120,42(12) keV			5,25(6) µdtk	IT (99,999611(25)%)	16N	0−
					β− (0,000389(25)%)	16O
17N	7	10	17,008449(16)	4,173(4) dtk	β−n (95,1(7)%)	16O	1/2−
					β− (4,9(7)%)	17O
					β−α (0,0025(4)%)	13C
18N	7	11	18,014078(20)	619,2(1,9) mdtk	β− (80,8(1,6)%)	18O	1−
					β−α (12,2(6)%)	14C
					β−n (7,0(1,5)%)	17O
					β−2n ?[n 8]	16O ?
19N	7	12	19,017022(18)	336(3) dtk	β− (58,2(9)%)	19O	1/2−
					β−n (41,8(9)%)	18O
20N	7	13	20,023370(80)	136(3) mdtk	β− (57,1(1,4)%)	20O	(2−)
					β−n (42,9(1,4)%)	19O
					β−2n ?[n 8]	18O ?
21N	7	14	21,02709(14)	85(5) mdtk	β−n (87(3)%)	20O	(1/2−)
					β− (13(3)%)	21O
					β−2n ?[n 8]	19O ?
22N	7	15	22,03410(22)	23(3) mdtk	β− (54,0(4,2)%)	22O	0−#
					β−n (34(3)%)	21O
					β−2n (12(3)%)	20O
23N	7	16	23,03942(45)	13,9(1,4) mdtk	β− (> 46,(7,2)%)	23O	1/2−#
					β−n (42(6)%)	22O
					β−2n (8(4)%)	21O
					β−3n (< 3,4%)	20O
24N	7	17	24,05039(43)#	< 52 ndtk	n ?[n 8]	23N ?
25N	7	18	25,06010(54)#	< 260 ndtk	n ?[n 8]	24N ?	1/2−#
					2n ?[n 8]	23N ?
					β− ?[n 8]	25O ?
Header & footer tabel ini:  view

1. ^mN – Isomer nuklir tereksitasi.
2. ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
3. # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa (trends from the Mass Surface, TMS).
4. Mode peluruhan:

   IT:	Transisi isomerik
   n:	Emisi neutron
   p:	Emisi proton

5. Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
6. ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
7. # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
8. Mode peluruhan yang ditunjukkan secara energik diperbolehkan, tetapi belum diamati secara eksperimental terjadi di nuklida ini.
9. Segera meluruh menjadi dua partikel alfa untuk reaksi bersih ¹²N → 3 ⁴He + e⁺.
10. Digunakan dalam tomografi emisi positron
11. Salah satu dari sedikit inti ganjil-ganjil yang stabil

Nitrogen-13

Artikel utama: Nitrogen-13

Nitrogen-13 dan oksigen-15 diproduksi di atmosfer ketika sinar gama (misalnya dari petir) merobohkan neutron dari nitrogen-14 dan oksigen-16:

¹⁴N + γ → ¹³N + n

¹⁶O + γ → ¹⁵O + n

Nitrogen-13 yang dihasilkan sebagai hasilnya meluruh dengan waktu paruh 9,965(4) menit menjadi karbon-13, memancarkan sebuah positron. Positron itu dengan cepat memusnahkan dengan elektron, menghasilkan dua sinar gama sekitar 511 keV. Setelah sambaran petir, radiasi gama ini padam dengan waktu paruh sepuluh menit, tetapi sinar gama berenergi rendah ini rata-rata hanya menembus udara sekitar 90 meter, sehingga hanya dapat dideteksi selama satu menit atau lebih sebagai "awan" ¹³N dan ¹⁵O yang mengapung, terbawa angin.^[5]

Nitrogen-14

Nitrogen-14 adalah salah satu dari dua isotop stabil (non-radioaktif) dari unsur kimia nitrogen, yang menghasilkan sekitar 99,636% nitrogen alami.

Nitrogen-14 adalah salah satu dari sedikit nuklida stabil dengan jumlah proton dan neutron ganjil (masing-masing tujuh) dan merupakan satu-satunya yang membentuk mayoritas unsurnya. Setiap proton atau neutron menyumbang spin nuklir plus atau minus spin 1/2, memberikan satu inti spin magnet total.

Seperti semua elemen yang lebih berat dari litium, sumber asli nitrogen-14 dan nitrogen-15 di alam semesta diyakini sebagai nukleosintesis bintang, di mana mereka diproduksi sebagai bagian dari siklus karbon-nitrogen-oksigen.

Nitrogen-14 adalah sumber dari karbon-14, salah satu isotop karbon yang terjadi secara alami dan radioaktif. Beberapa jenis radiasi kosmik akan menyebabkan reaksi nuklir dengan nitrogen-14 di atmosfer atas Bumi, menciptakan karbon-14, yang meluruh kembali menjadi nitrogen-14 dengan waktu paruh 5700(30) tahun.

Nitrogen-15

Nitrogen-15 adalah isotop stabil nitrogen yang langka. Dua sumber nitrogen-15 adalah emisi positron oksigen-15^[6] dan peluruhan beta karbon-15. Nitrogen-15 menyajikan salah satu penampang penangkapan neutron termal terendah dari semua isotop.^[7]

Nitrogen-15 sering digunakan dalam NMR (spektroskopi NMR nitrogen-15). Tidak seperti nitrogen-14 yang lebih melimpah, yang memiliki spin nuklir bilangan bulat dan momen kuadrupol, ¹⁵N memiliki spin nuklir pecahan sebesar satu-setengah, yang menawarkan keuntungan bagi NMR seperti lebar garis yang lebih sempit.

Pelacakan nitrogen-15 adalah teknik yang digunakan untuk mempelajari siklus nitrogen.

Jejak isotopik

Artikel utama: Jejak isotopik § Isotop nitrogen

Referensi

1. Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
2. Waktu paruh, mode peluruhan, spin nuklir, dan komposisi isotop bersumber dari:
   Kondev, F.G.; Wang, M.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae.
3. Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*". Chinese Physics C. 45 (3): 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
4. "Atomic Weight of Nitrogen | Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights". ciaaw.org. Diakses tanggal 29 Juni 2022.
5. Teruaki Enoto; et al. (Nov 23, 2017). "Photonuclear reactions triggered by lightning discharge". Nature. 551 (7681): 481–484. arXiv:1711.08044 . Bibcode:2017Natur.551..481E. doi:10.1038/nature24630. PMID 29168803. Parameter |s2cid= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)
6. CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-64). 1983–1984. hlm. B-234.
7. "Evaluated Nuclear Data File (ENDF) Retrieval & Plotting". National Nuclear Data Center.