자연 상태에서 질소(N)는 질소-14와 질소-15의 두 안정 동위 원소로 구성되어 있다. 원자 질량 10에서 25 사이에 이르는 14 종의 방사성 동위 원소와, 이성질핵인 11mN도 도 발견되었다. 이들 방사성 동위 원소는 수명이 짧아 가장 안정적인 질소-13도 반감기가 9.965분밖에 되지 않으며, 다른 동위 원소는 7.15초 이하이다. 원자 질량 14 이하의 질소는 탄소 동위 원소로 붕괴하며, 15 이상의 질소는 산소 동위 원소로 붕괴한다.
질소의 표준 원자량은 14.0067(2)u이다.
자연적인 동위원소
질소-14
질소-14는 화학 원소 질소의 두 안정 동위 원소 중의 하나로서 존재비는 0.99636이다. 질소-14는 몇 안되는 홀수 양성자, 홀수 중성자로 이루어진 안정한 핵종 중의 하나다. 양성자와 중성자가 각각 1/2 스핀이어서, 원자핵의 자기 스핀이 1이다. 헬륨보다 무거운 다른 모든 원소들과 마찬가지로, 질소-14가 탄생하게 된 기원은 항성 핵합성으로 보이며, 그 가운데에서도 CNO 순환의 일부로 생성된다. 질소-14는 자연적으로 생성되는 탄소-14의 근원이다. 우주선이 대기의 상층부에서 질소-14와 상호작용하며, 결국 14N로 다시 붕괴하는 14C을 생성한다.
표
| 핵종 기호 |
Z(p) | N(n) | 동위 원소 질량 (u) |
반감기 | 붕괴 방식[1] |
붕괴 생성물[n 1] |
핵 스핀 |
전형적 동위 원소 구성비 (몰 분율) |
자연적 구성비 변동 범위 (몰 분율) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 들뜬 에너지 | |||||||||
| 10N | 7 | 3 | 10.04165(43) | 200(140)×10−24 s [2.3(16) MeV] |
p | 9C | (2−) | ||
| 11N | 7 | 4 | 11.02609(5) | 590(210)×10−24 s [1.58(+75−52) MeV] |
p | 10C | 1/2+ | ||
| 11mN | 740(60) keV | 6.90(80)×10−22 s | 1/2− | ||||||
| 12N | 7 | 5 | 12.0186132(11) | 11.000(16) ms | β+ (96.5%) | 12C | 1+ | ||
| β+, α (3.5%) | 8Be[n 2] | ||||||||
| 13N[n 3] | 7 | 6 | 13.00573861(29) | 9.965(4) min | β+ | 13C | 1/2− | ||
| 14N | 7 | 7 | 14.0030740048(6) | 안정 | 1+ | 0.99636(20) | 0.99579–0.99654 | ||
| 15N | 7 | 8 | 15.0001088982(7) | 안정 | 1/2− | 0.00364(20) | 0.00346–0.00421 | ||
| 16N | 7 | 9 | 16.0061017(28) | 7.13(2) s | β− (99.99%) | 16O | 2− | ||
| β−, α (.001%) | 12C | ||||||||
| 17N | 7 | 10 | 17.008450(16) | 4.173(4) s | β−, n (95.0%) | 16O | 1/2− | ||
| β− (4.99%) | 17O | ||||||||
| β−, α (.0025%) | 13C | ||||||||
| 18N | 7 | 11 | 18.014079(20) | 622(9) ms | β− (76.9%) | 18O | 1− | ||
| β−, α (12.2%) | 14C | ||||||||
| β−, n (10.9%) | 17O | ||||||||
| 19N | 7 | 12 | 19.017029(18) | 271(8) ms | β−, n (54.6%) | 18O | (1/2−) | ||
| β− (45.4%) | 19O | ||||||||
| 20N | 7 | 13 | 20.02337(6) | 130(7) ms | β−, n (56.99%) | 19O | |||
| β− (43.00%) | 20O | ||||||||
| 21N | 7 | 14 | 21.02711(10) | 87(6) ms | β−, n (80.0%) | 20O | 1/2−# | ||
| β− (20.0%) | 21O | ||||||||
| 22N | 7 | 15 | 22.03439(21) | 13.9(14) ms | β− (65.0%) | 22O | |||
| β−, n (35.0%) | 21O | ||||||||
| 23N | 7 | 16 | 23.04122(32)# | 14.5(24) ms [14.1(+12−15) ms] |
β− | 23O | 1/2−# | ||
| 24N | 7 | 17 | 24.05104(43)# | <52 ns | n | 23N | |||
| 25N | 7 | 18 | 25.06066(54)# | <260 ns | 1/2−# | ||||
각주
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