Isótopos do oxigénio

Existem três isótopos de oxigénio estáveis que fazem com que o oxigénio (O) tenha uma massa atómica de 15.9994(3) u. Além disso, o oxigénio apresenta 14 isótopos instáveis.

Na vida de uma estrela maciça, o ¹⁶O é concentrado na camada O, o ¹⁷O na H e o ¹⁸O na de He.

Isótopos estáveis

O oxigénio natural é composto por três isótopos estáveis ¹⁶O, ¹⁷O, e ¹⁸O, com o ¹⁶O sendo o mais abundante com 99,762% de abundância natural).^[1] Dependendo da fonte terrestre, o peso atómico normalizado varia dentro da faixa dos [15.99903, 15.99977] (o valor convencional é 15.999). Os isótopos de oxigénio variam de 12 para 28 o seu número de massa.^[1]

A abundância absoluta e relativa do ¹⁶O é alta porque é o principal produto da evolução estelar e porque é um isótopo primário, isto é, pode ocorrer em estrelas que inicialmente eram exclusivamente de hidrogénio.^[2] A maior parte do ¹⁶O é sintetizada no final do processo de fusão de hélio nas estrelas, a reacção triplo-alfa cria ¹²C, que captura ⁴He adicional para fazer ¹⁶O. O processo de combustão de neón cria ¹⁶O adicional.^[2]

Radioisótopos

Foram caracterizados quatorze radioisótopos, sendo o mais estável o ¹⁵O com uma meia-vida de 122.24 s e o ¹⁴O com uma meia-vida de 70.606 s.^[3] Todos os restantes isótopos radioativos têm meias-vidas que duram menos de 27 s e a maioria deles têm meias-vidas que são menores que 83 millisegundos (ms).^[3] Por exemplo, o ²⁴O tem uma meia-vida de 61 ms.^[4] O modo de decaimento mais comum para isótopos mais leves do que os isótopos estáveis é desintegração β⁺ (para nitrogénio).^[5][6][7] e depois o modo mais comum é desintegração β⁻ (para flúor).

Oxigénio-19

O Oxigénio-19 ( ¹⁹O) é um isótopo instável radioativo de oxigénio não-metálico. Esse isótopo não ocorre naturalmente na Terra e é criado pelo decaimento radioativo de nitrogénio-19.^[8] O ¹⁹O decai via β^- para o isótopo estável de flúor-19. A semi-vida do isótopo é de 26,5 segundos.^[9]

Lista da isótopos

Tabela de isótopos do oxigénio (O):
Massa atómica padrão: 15,9994 (3) u.
O oxigénio apresenta 3 isótopos estáveis e 14 instáveis.

símbolo nuclídeo	Z(p)	N(n)	massa isotópica (u)	meia-vida atómica	modo(s) de decaimento[10]	isótopo filha(o) Produto de decaimento(s)[lower-alpha 1]	spin nuclear	representante da composição isotópica (fração molar)	gama de variação natural (fração molar)
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%)	13N	(3/2-)
					β+, p (10,9%)	12C
14O	8	6	14,00859625(12)	70,598(18) s	β+	14N	0+
15O	8	7	15,0030656(5)	122,24(16) s	β+	15N	1/2-
16O[lower-alpha 2]	8	8	15,99491461956(16)	Estável			0+	0,99757(16)	0,99738-0,99776
17O[lower-alpha 3]	8	9	16,99913170(12)	Estável			5/2+	3,8(1)×10−4	3,7×10−4-4.0×10−4
18O[lower-alpha 4]	8	10	17,9991610(7)	Estável			0+	2,05(14)×10−3	1,88×10−3-2,2×10−3
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	(1/2,3/2,5/2)+
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)	65(5) ms	β−, n (57,99%)	23F	0+
					β− (42,01%)	24F
25O	8	17	25,02946(28)#	5,2×10−8s	n	24O	(3/2+)#
26O	8	18	26,03834(28)#	4,0×10−8 s	β−	26F	0+
					n	25O
27O	8	19	27,04826(54)#	< 260 ns	n	26O	(3/2+)#
28O	8	20	28,05781(64)#	< 100 ns[11]	n	27O	0+

• A precisão da abundância e massa atómica dos isótopos está limitada através de variações. As escalas de variações indicadas são geralmente aplicáveis a qualquer material terrestre normal.
• Os valores marcados com # não derivam inteiramente de dados experimentais, mas pelo menos uma parte são sistemáticos.
• As incertezas são apresentadas entre parêntesis após os últimos dígitos correspondentes. Os valores incertos denotam um desvio padrão, exceto a composição isotópica e massa atómica padrão da IUPAC, que utilizam incertezas maiores.
• As massas de nuclídeos são apresentadas pela Comissão sobre Símbolos, Unidades, Nomenclatura, Massas Atômicas e Constantes Fundamentais (C2) da IUPAP.
• As abundâncias de isótopos são dadas pela Comissão de Abundâncias Isotópicas e Massas Atómicas (CIAAW).

Notas

1. A negrito os isótopos estáveis
2. A proporção entre ¹⁶O e ¹⁸O é usada para deduzir as temperaturas da antiguidade
3. Pode ser usado em estudos de ressonância magnética nuclear de vias metabólicas
4. Pode ser usado no estudo de certas vias metabólicas

Referências

1. «Oxygen Nuclides / Isotopes». EnvironmentalChemistry.com. Consultado em 17 de dezembro de 2007
2. Meyer, B.S. (19–21 de setembro de 2005). «NUCLEOSYNTHESIS AND GALACTIC CHEMICAL EVOLUTION OF THE ISOTOPES OF OXYGEN» (PDF). Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute. Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System. Gatlinburg, Tennessee. 9022. Consultado em 23 de dezembro de 2007
3. K. L. Barbalace. «Periodic Table of Elements: O - Oxygen». EnvironmentalChemistry.com. Consultado em 17 de dezembro de 2007
4. Ekström, L. P.; Firestone, R. B. (28 de fevereiro de 1999). «Oxygen-24». WWW Table of Radioactive Isotopes. LUNDS Universitet, LBNL Isotopes Project. Consultado em 8 de junho de 2009. Arquivado do original em 13 de agosto de 2009
5. «NUDAT». Consultado em 6 de julho de 2009
6. «NUDAT». Consultado em 6 de julho de 2009
7. «NUDAT». Consultado em 6 de julho de 2009
8. Excited Nuclear States for O-19 (Oxygen) por S. I. Sukhoruchkin e Z. N. Soroko
9. Beta Decay of Oxygen-19 to the 1/2-state of Flourine-19 por John Charles Cooper (Universidade de Oregon - Departmento de Fisica, 1970)
10. «Universal Nuclide Chart». Nucleonica. Consultado em 2 de dezembro de 2014. Cópia arquivada em 2014. (pede registo (ajuda))
11. «Isotopes of the Element Oxygen». Jefferson Lab. Consultado em 30 de maio de 2016