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。
事实速览 同位素, 衰變 ...
主要的氮同位素
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標準原子質量 (Ar, 標準) | - [7001140064300000000♠14.00643, 7001140072800000000♠14.00728][1]
- 傳統: 14.007
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更多信息 符號, Z ...
符號
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Z
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N
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同位素質量(u) [n 1][n 2]
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半衰期 [n 2]
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衰變 方式[2]
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衰變 產物 [n 3]
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原子核 自旋[n 1]
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相對豐度 (莫耳分率)[n 2]
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相對豐度 的變化量 (莫耳分率)
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激發能量[n 2]
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10N
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7
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3
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10.04165(43)
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200(140)×10−24 s [2.3(16) MeV]
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p
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9 C
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(2−)
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11N
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7
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4
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11.02609(5)
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590(210)×10−24 s [1.58(+75−52) MeV]
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p
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10 C
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1/2+
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11mN
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740(60) keV
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6.90(80)×10−22 s
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1/2−
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12N
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7
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5
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12.0186132(11)
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11.000(16) ms
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β+ (96.5%)
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12 C
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1+
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β+, α (3.5%)
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8 Be [n 4]
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13 N [n 5]
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7
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6
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13.00573861(29)
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9.965(4) min
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β+
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13 C
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1/2−
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|
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14 N
|
7
|
7
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14.0030740048(6)
|
稳定
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1+
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0.99636(20)
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0.99579–0.99654
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15N
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7
|
8
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15.0001088982(7)
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穩定
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1/2−
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0.00364(20)
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0.00346–0.00421
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16N
|
7
|
9
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16.0061017(28)
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7.13(2) s
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β− (99.99%)
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16 O
|
2−
|
|
|
β−, α (.001%)
|
12 C
|
17N
|
7
|
10
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17.008450(16)
|
4.173(4) s
|
β−, n (95.0%)
|
16 O
|
1/2−
|
|
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β− (4.99%)
|
17 O
|
β−, α (.0025%)
|
13 C
|
18N
|
7
|
11
|
18.014079(20)
|
622(9) ms
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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
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β−, n (54.6%)
|
18 O
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(1/2−)
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β− (45.4%)
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19 O
|
20N
|
7
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13
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20.02337(6)
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130(7) ms
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β−, n (56.99%)
|
19O
|
|
|
|
β− (43.00%)
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20O
|
21N
|
7
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14
|
21.02711(10)
|
87(6) ms
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β−, n (80.0%)
|
20O
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1/2−#
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β− (20.0%)
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21O
|
22N
|
7
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15
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22.03439(21)
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13.9(14) ms
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β− (65.0%)
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22O
|
|
|
|
β−, n (35.0%)
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21O
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23N
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7
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16
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23.04122(32)#
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14.5(24) ms [14.1(+12−15) ms]
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β−
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23O
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1/2−#
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畫上#號的數據代表沒有經過實驗的証明,僅為理論推測。
Immediately decays into two alpha particles for a net reaction of 12N -> 34He + e+
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) 將氮-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]
氮-14是氮的穩定同位素之一,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(都是七个),而且是唯一一个成为該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]
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%。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)。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追踪是研究氮循环的一个方法。
CRC Handbook of Chemistry and Physics 64th. 1983–1984: B-234.
- 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.