氮的同位素

氮（原子量：14.0067(2)）共有17個已知同位素，質量數介於10-25之間，其中有2個是穩定的，其他都具有放射性。天然存在的氮同位素有2個，分別是¹⁴N和¹⁵N，皆為穩定同位素，其中以¹⁴N占天然氮的絕大部分，豐度為99.6%。其他放射性同位素都不出現在自然界中，只有在實驗室製造出來過。

主要的氮同位素

同位素 衰變 豐度 半衰期 (t1/2) 方式 能量 （MeV） 產物 13N 痕量 9.965 分鐘 β+ 1.2003 13C 14N 99.6205% 穩定，帶7粒中子 15N 0.3795% 穩定，帶8粒中子 16N 人造 7.13 秒 β− 10.4209 16O β−, α 3.2590 12C
標準原子質量（英語：Standard atomic weight） (Ar, 標準)	[7001140064300000000♠14.00643, 7001140072800000000♠14.00728][1] 傳統: 14.007
←C（6） O（8）→
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圖表

符號	Z	N	同位素質量（u） [n 1][n 2]	半衰期 [n 2]	衰變 方式[2]	衰變 產物 [n 3]	原子核 自旋[n 1]	相對豐度 （莫耳分率）[n 2]	相對豐度 的變化量 （莫耳分率）
	激發能量[n 2]
10N	7	3	10.04165(43)	200(140)×10−24 s [2.3(16) MeV]	p	9 C	(2−)
11N	7	4	11.02609(5)	590(210)×10−24 s [1.58(+75−52) MeV]	p	10 C	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%)	12 C	1+
					β+, α (3.5%)	8 Be [n 4]
13 N [n 5]	7	6	13.00573861(29)	9.965(4) min	β+	13 C	1/2−
14 N	7	7	14.0030740048(6)	穩定			1+	0.99636(20)	0.99579–0.99654
15N	7	8	15.0001088982(7)	穩定			1/2−	0.00364(20)	0.00346–0.00421
16N	7	9	16.0061017(28)	7.13(2) s	β− (99.99%)	16 O	2−
					β−, α (.001%)	12 C
17N	7	10	17.008450(16)	4.173(4) s	β−, n (95.0%)	16 O	1/2−
					β− (4.99%)	17 O
					β−, α (.0025%)	13 C
18N	7	11	18.014079(20)	622(9) ms	β− (76.9%)	18 O	1−
					β−, α (12.2%)	14 C
					β−, n (10.9%)	17 O
19N	7	12	19.017029(18)	271(8) ms	β−, n (54.6%)	18 O	(1/2−)
					β− (45.4%)	19 O
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−#

1. 畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測。
2. 用括號括起來的數據代表不確定性。
3. 穩定的衰變產物以粗體表示。
4. Immediately decays into two alpha particles for a net reaction of ¹²N -> 3⁴He + e⁺
5. 用於正電子發射計算機斷層掃描

氮-13

主條目：氮-13

氮-13是氮的人造放射性同位素之一，半衰期很短，具有高度放射性。氮-13和氧-15可以由伽馬射線 (例如從閃電產生) 將氮-14和氧-16的一個中子轟出去而形成：

¹⁴N + γ → ¹³N + n

¹⁶O + γ → ¹⁵O + n

氮-13會衰變成碳-13，並發射一個正電子，半衰期10分鐘。這個正電子很快就和一個電子湮滅，放出兩個511 keV的光子。在一個閃電過後，這些伽馬射線照理來說可以持續10分鐘， 不過這些低能量伽馬射線只能傳播90米，所以只能探測到1分鐘。¹³N和¹⁵O 組成的"雲"會被風吹而漂浮。^[3]

氮-14

氮-14是氮的穩定同位素之一，佔了天然氮的99.636%，是最普遍的氮同位素。

氮-14是非常少見的質子和中子數都是奇數的穩定核素（英語：Even and odd atomic nuclei#Odd proton, odd neutron）（都是七個），而且是唯一一個成為該元素最豐富同位素的奇-奇核素。每個質子和中子都貢獻了自旋±1/2，形成了自旋為1的氮-14核。

和所有原子序數超過3（鋰）的元素一樣，氮-14和氮-15在宇宙中的來源是恆星核合成，是碳氮氧循環中的一個必經核素。

氮-14是天然存在的放射性同位素碳-14的來源。在高層大氣中，一些宇宙射線造成涉及氮-14的核反應，形成碳-14，會衰變成氮-14，半衰期5730±40年。^[4]

氮-15

氮-15是氮的穩定同位素之一，在自然界中較為稀有，僅占天然氮的0.364%。兩種形成氮-15的來源分別是氧-15的正電子發射^[5]和碳-15的貝塔衰變。氮-15是所有同位素中中子俘獲截面最低的核素之一。^[6]

氮-15頻繁在NMR里被使用（氮-15核磁共振波譜法（英語：Nitrogen-15 NMR spectroscopy））。不像更常見的氮-14，具有整數自旋，因此具有四極矩，¹⁵N的自旋不是整數（3/2）。這為NMR提供了優勢，例如更窄的線寬。

氮-15追蹤（英語：Nitrogen-15 tracing）是研究氮循環的一個方法。

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參考文獻

1. Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
2. Universal Nuclide Chart. nucleonica. [2015-09-09]. （原始內容存檔於2017-02-19）. 含有內容需登入查看的頁面 (link)
3. Teruaki Enoto; et al. Photonuclear reactions triggered by lightning discharge. Nature. Nov 23, 2017, 551 (7681): 481–484. Bibcode:2017Natur.551..481E. PMID 29168803. arXiv:1711.08044 . doi:10.1038/nature24630.
4. Godwin, H. Half-life of radiocarbon. Nature. 1962, 195 (4845): 984. Bibcode:1962Natur.195..984G. doi:10.1038/195984a0.
5. CRC Handbook of Chemistry and Physics 64th. 1983–1984: B-234.
6. Evaluated Nuclear Data File (ENDF) Retrieval & Plotting. National Nuclear Data Center. [2020-08-09]. （原始內容存檔於2020-08-09）.

• Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
• Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）. Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）.
• Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
  • Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
  • National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） (retrieved Sept. 2005).
  • David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.