氮的同位素

氮（原子量：14.0067(2)）共有17个已知同位素，质量数介于10-25之间，其中有2个是稳定的，其他都具有放射性。天然存在的氮同位素有2个，分别是¹⁴N和¹⁵N，皆为稳定同位素，其中以¹⁴N占天然氮的绝大部分，丰度为99.6%。其他放射性同位素都不出现在自然界中，只有在实验室制造出来过。

主要的氮同位素

同位素 衰变 丰度 半衰期 (t1/2) 方式 能量 （MeV） 产物 13N 痕量 9.965 分钟 β+ 1.2003 13C 14N 99.6205% 稳定，带7粒中子 15N 0.3795% 稳定，带8粒中子 16N 人造 7.13 秒 β− 10.4209 16O β−, α 3.2590 12C
标准原子质量（英语：Standard atomic weight） (Ar, 标准)	[7001140064300000000♠14.00643, 7001140072800000000♠14.00728][1] 传统: 14.007
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图表

符号	Z	N	同位素质量（u） [n 1][n 2]	半衰期 [n 2]	衰变 方式[2]	衰变 产物 [n 3]	原子核 自旋[n 1]	相对丰度 （莫耳分率）[n 2]	相对丰度 的变化量 （莫耳分率）
	激发能量[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)	稳定			1+	0.99636(20)	0.99579–0.99654
15N	7	8	15.0001088982(7)	稳定			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. 画上#号的数据代表没有经过实验的证明，仅为理论推测。
2. 用括号括起来的数据代表不确定性。
3. 稳定的衰变产物以粗体表示。
4. Immediately decays into two alpha particles for a net reaction of ¹²N -> 3⁴He + e⁺
5. 用于正电子发射计算机断层扫描

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氮-13

主条目：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可以由伽马射线 (例如从闪电产生) 将氮-14和氧-16的一个中子轰出去而形成：

¹⁴N + γ → ¹³N + n

¹⁶O + γ → ¹⁵O + n

氮-13会衰变成碳-13，并发射一个正电子，半衰期10分钟。这个正电子很快就和一个电子湮灭，放出两个511 keV的光子。在一个闪电过后，这些伽马射线照理来说可以持续10分钟， 不过这些低能量伽马射线只能传播90米，所以只能探测到1分钟。¹³N和¹⁵O 组成的"云"会被风吹而漂浮。^[3]

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氮-14

氮-14是氮的稳定同位素之一，占了天然氮的99.636%，是最普遍的氮同位素。

氮-14是非常少见的质子和中子数都是奇数的稳定核素（英语：Even and odd atomic nuclei#Odd proton, odd neutron）（都是七个），而且是唯一一个成为该元素最丰富同位素的奇-奇核素。每个质子和中子都贡献了自旋±1/2，形成了自旋为1的氮-14核。

和所有原子序数超过3（锂）的元素一样，氮-14和氮-15在宇宙中的来源是恒星核合成，是碳氮氧循环中的一个必经核素。

氮-14是天然存在的放射性同位素碳-14的来源。在高层大气中，一些宇宙射线造成涉及氮-14的核反应，形成碳-14，会衰变成氮-14，半衰期5730±40年。^[4]

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氮-15

氮-15是氮的稳定同位素之一，在自然界中较为稀有，仅占天然氮的0.364%。两种形成氮-15的来源分别是氧-15的正电子发射^[5]和碳-15的贝塔衰变。氮-15是所有同位素中中子俘获截面最低的核素之一。^[6]

氮-15频繁在NMR里被使用（氮-15核磁共振波谱法（英语：Nitrogen-15 NMR spectroscopy））。不像更常见的氮-14，具有整数自旋，因此具有四极矩，¹⁵N的自旋不是整数（3/2）。这为NMR提供了优势，例如更窄的线宽。

氮-15追踪（英语：Nitrogen-15 tracing）是研究氮循环的一个方法。

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参考文献

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]. （原始内容存档于2017-02-19）. 含有内容需登入查看的页面 (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]. （原始内容存档于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) （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
• 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 （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
  • National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （页面存档备份，存于互联网档案馆） (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.