Isòtops de l'oxigen

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
A la vida d'una estrella massiva, l'16O es concentra a la capa O, l'17O a la H i 18O a la d'he

Hi ha tres isòtops d'oxigen estables que fan que l'oxigen (O) tingui una massa atòmica de 15.9994(3) u. A més l'oxigen presenta 14 isòtops inestables.

Isòtops estables[modifica | modifica el codi]

L'oxigen natural es compon de tres isòtops estables, 16O, 17O, i 18O, l' 16O és el més abundant amb un 99.762% d'abundància natural).[1] Els isòtops d'oxigen varien en el seu nombre màssic del 12 a 28.[1]

L'abundància absoluta i relativa de l' 16O és alta perquè és el producte principal de l'evolució estel·lar i perquè és un isòtop primari, és a dir, que es pot produir en estrelles que inicialment eren exclusivament d' hidrogen.[2] La major part de l' 16O es sintetitza al final del procés de fusió d'heli a les estrelles, la reacció triple alfa crea 12C, que captura un 4He addicional per fer 16O. El procés de combustió del neó crea 16O addicional.[2]

l' 17O i 18O són isòtops secundaris, és a dir, la seva nucleosíntesi necessita un nucli llavor. L'17O es produeix principalement en la combustió d'hidrogen a heli durant el cicle CNO, convertint-lo en un isòtop comú en les zones de combustió d'hidrogen de les estrelles.[2] La major part de l' 18O es produeix quan el 14N (abundant en la combustió de CNO) captura un nucli 4He , fent que l' 18O sigui comú en les zones riques en heli de les estrelles.[2] Calen mil milions de graus Celsius aproximadament perquè dos nuclis d'oxigen comencin la fusió nuclear per a formar un nucli més pesant de sofre.[3]

Radioisòtops[modifica | modifica el codi]

S'han creat catorze radioisòtops, sent els més estables 15O amb un període de semidesintegració de 122.24 s i 14O amb un període de semidesintegració de 70.606 s.[1] Tots els isòtops radioactius restants tenen períodes de semidesintegració menors de 27 s i la major part d'ells tenen períodes de semidesintegració menors de 83 mil·lisegons.[1] La forma més comuna de degradació abans dels isòtops estables és la captura d'electrons i la manera més comuna de produir-se és per desintegració beta. Els productes de desintegració anteriors als isòtops estables són isòtops de (nitrogen) 7 i els productes posteriors són 'isòtops 9 (fluor).[1]

A l'oxigen se li havia assignat una massa de 16 abans de la definició de la massa de la unitat de massa atòmica basada en el 12C.[4] És per això que els físics es refereixen només a l' 16O, mentre els químics es refereixen a la mescla natural d'isòtops, això condueix a una petita diferència en les escales de massa atòmica.

La composició isotòpica dels àtoms d'oxigen a l'atmofera terrestre és T 99.759% 16O, 0.037% 17O i 0.204% 18O.[5] Ja que les molècules d'aigua que contenen els isòtops més lleugers són més propenses a evaporar-se i caure com a precipitació,[6] L'aigua terrestre i el gel polar de la terra contenen poc menys de (0.1981%) de l'isòtop pesant 18O mentre l'aire conté (0.204%) o l'aigua marina un (0.1995%). Per aquesta raó, el seguiment d'aquests valors s'usa per a l'estimació canvis climàtics passats.

Taula[modifica | modifica el codi]

símbol del
núclid
Z(p) N(n) massa isotòpica (u) període de semidesintegració Espín
nuclear
composició
isotòpica
representativa
(fracció molar)
rang de variació
natural
(fracció molar)
energia d'excitació
12O 8 4 12.034405(20) 580(30)E-24 s [0.40(25) MeV] 0+
13O 8 5 13.024812(10) 8.58(5) ms (3/2-)
14O 8 6 14.00859625(12) 70.598(18) s 0+
15O 8 7 15.0030656(5) 122.24(16) s 1/2-
16O 8 8 15.99491461956(16) ESTABLE 0+ 0.99757(16) 0.99738-0.99776
17O 8 9 16.99913170(12) ESTABLE 5/2+ 0.00038(1) 0.00037-0.00040
18O 8 10 17.9991610(7) ESTABLE 0+ 0.00205(14) 0.00188-0.00222
19O 8 11 19.003580(3) 26.464(9) s 5/2+
20O 8 12 20.0040767(12) 13.51(5) s 0+
21O 8 13 21.008656(13) 3.42(10) s (1/2,3/2,5/2)+
22O 8 14 22.00997(6) 2.25(15) s 0+
23O 8 15 23.01569(13) 82(37) ms 1/2+#
24O 8 16 24.02047(25) 65(5) ms 0+
25O 8 17 25.02946(28)# <50 ns (3/2+)#
26O 8 18 26.03834(28)# <40 ns 0+
27O 8 19 27.04826(54)# <260 ns 3/2+#
28O 8 20 28.05781(64)# <100 ns 0+
  • La precisió de les abundàncies dels isòtops i de la massa atòmica està limitada a través de variacions. Els rangs donats haurien de ser aplicables a qualsevol material terrestre.
  • Els valors marcats amb # no procedeixen totalment de dades experimentals, però almenys una part són sistemàtiques. . Els espins amb assignacions febles estan entre parèntesi.
  • Les incerteses es donen entre parèntesi després dels últims dígits corresponents. Els valors de les incerteses denota una desviació de l'estàndard, excepte en la composició isotòpica i la massa atòmica de la IUPAC que usen incerteses expandides.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 «Oxygen Nuclides / Isotopes». EnvironmentalChemistry.com. [Consulta: 2007-12-17].
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 Meyer, B.S. (September 19-21, 2005). "NUCLEOSYNTHESIS AND GALACTIC CHEMICAL EVOLUTION OF THE ISOTOPES OF OXYGEN" a Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System. Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute. 9022. Data de consulta 2007-12-23.  
  3. Emsley 2001, p.297
  4. Mellor 1939, Chapter VI, Section 7
  5. Cook 1968, p.500
  6. Dansgaard, W (1964) Stable isotopes in precipitation. Tellus 16, 436-468
Per la taula
Index de pàgines d'isòtops · Taula de núclids
Isòtop més lleuger Isòtop actual Isòtop més pesant
Isòtops de nitrogen Isòtops d'oxigen Isòtops de fluor