酸素の同位体（8O）​​ 
主な同位体[ 1 ] 減衰
アイソトープ 豊富 半減期 （t 1/2） モード 製品
15時 トレース 122.27秒 β + 15北
16 O 99.8% 安定した
17 O 0.0384% 安定した
18歳 0.205% 安定した
標準原子量 A r °(O)

酸素の安定同位体（8O）は3つ知られています。16
おお、17
O、そして18
O 。放射性同位体は11 Oから28 O（質量数13から24の粒子に結合）まで知られており、最も安定しているのは15
半減期122.27秒のOと14
Oの半減期は70.62秒です。残りの放射性同位体は半減期がさらに短くなります。最も重い4つの同位体（最大28
O )中性子放出による崩壊24
Oは半減期が77ミリ秒である。24 Oは28 Neとともに中性子星の地殻における反応モデルに使用されている。[ 4 ]安定同位体よりも軽い同位体の最も一般的な崩壊モードは窒素へのβ +崩壊であり、次に一般的なモードはフッ素へのβ −崩壊である。

同位体のリスト

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核種
[ n 1 ] 		Z 北 同位体質量 ( Da ) [ 5 ] [ n 2 ]
 半減期[ 1 ]

[共鳴幅] 		減衰
モード[ 1 ]
[ n 3 ] 		娘
同位体
[ n 4 ] 		スピンと
パリティ[ 1 ]
[ n 5 ] [ n 6 ] 		天然存在比 （モル分率）
励起エネルギー 通常の割合[ 1 ] 変動の範囲
11
お[ 6 ] 		8 3 11.051 25 (6) 198(12) 年
[2.31(14)  MeV ] 		2ページ 9
C 		（3/2−）
12
お 		8 4 12.034 368 (13) 8.9(3.3) zs 2ページ 10
C 		0歳以上
13
お 		8 5 13.024 815 (10) 8.58(5)ミリ秒 β + (89.1(2)% ) 13
北 		（3/2−）
β + p (10.9(2)% ) 12
C
β + p,α (<0.1%） 24
彼[ 7 ]
14
お 		8 6 14.008 596 706 (27) 70.621(11)秒 β + 14
北 		0歳以上
15
O [ n 7 ] 		8 7 15.003 0656 (5) 122.266(43)秒 β + 15
北 		1/2− トレース[ 8 ]
16
O [ n 8 ] 		8 8 15.994 914 619 257 (319) 安定した 0歳以上 [0.997 38 ,0.997 76 ] [ 9 ]
17
O [ n 9 ] 		8 9 16.999 131 755 953 (692) 安定した 5/2+ [0.000 367 ,0.000 400 ] [ 9 ]
18
O [ n 8 ] [ n 10 ] 		8 10 17.999 159 612 136 (690) 安定した 0歳以上 [0.001 87、0.002 22 ] [ 9 ]
19
お 		8 11 19.003 5780 (28) 26.470(6)秒 β − 19
F 		5/2+
20
お 		8 12 20.004 0754 (9) 13.51(5)秒 β − 20
F 		0歳以上
21
お 		8 13 21.008 655 (13) 3.42(10)秒 β − 21
F 		（5/2+）
β − n ? 20
F  ?
22
お 		8 14 22.009 97 (6) 2.25(9)秒 β −（>78%） 22
F 		0歳以上
β − n (<22%） 21
F
23
お 		8 15 23.015 70 (13) 97(8) ミリ秒 β −（93(2)% ) 23
F 		1/2以上
β − n (7(2)% ) 22
F
24
O [ n 11 ] 		8 16 24.019 86 (18) 77.4（4.5）ミリ秒 β −（57(4)% ) 24
F 		0歳以上
β − n (43(4)% ) 23
F
25
お 		8 17 25.029 34 (18) 5.18(35) zs n 24
お 		3/2+ #
26
お 		8 18 26.037 21 (18) 4.2(3.3) ps 2n 24
お 		0歳以上
27
お[ 10 ] 		8 19 ≥2.5zs n 26
お 		（3/2以上、7/2以上）
28
お[ 10 ] 		8 20 ≥650年 2n 26
お 		0歳以上
この表のヘッダーとフッター:
  1. ^ m O – 励起核異性体。
  2. ^ ( ) – 不確実性 (1 σ ) は、対応する最後の数字の後の括弧内に簡潔に示されます。
  3. ^ 崩壊のモード:
    名前: 中性子放出
    p: 陽子放出
  4. ^ 太字の記号は娘製品です – 娘製品は安定しています。
  5. ^ ( ) スピン値 – 弱い割り当て引数によるスピンを示します。
  6. ^ # – # でマークされた値は、純粋に実験データから導き出されたものではなく、少なくとも部分的には近隣核種 (TNN) の傾向から導き出されたものです。
  7. ^ 水素からヘリウムを生成する過程における恒星内元素合成におけるCNO-Iの中間生成物
  8. ^ a b 間の比率16
    O    と18
    Oは    古代の気温を推定するために使用されます。
  9. ^ 代謝経路の NMR 研究に使用できます。
  10. ^ 特定の代謝経路の研究に使用できます。
  11. ^ 酸素の最も重い粒子結合同位体。核ドリップラインを参照。

安定同位体

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大スターの晩年、16
OはNe殻に集中し、17
H殻のOと18
ヘリウム殻の中のO。

天然酸素は3つの安定同位体から構成されています。16
おお、17
O、そして18
O、と16
Oが最も豊富（約99.76%）である。地球上の供給源に応じて、標準原子量は[15.999 03、15.999 77 ]（従来の値は15.999です）。

16
Oは、恒星進化の主要な産物であり、また、もともと水素のみであった恒星によって生成される可能性がある主要な同位体であるため、相対的および絶対的な存在比が高い。[ 11 ]16
Oは恒星のヘリウム核融合プロセスの最後に合成され、トリプルアルファプロセスによって生成される。12
Cは追加の4
彼は核を生成する16
O .ネオンの燃焼プロセスにより、追加の16
O . [ 11 ]

両方17
Oと18
Oは二次同位体であり、その合成には種核が必要であることを意味します。17
Oは主にCNOサイクルで水素をヘリウムに燃焼させることで生成されるため、恒星の水素燃焼領域で一般的な同位体となっています。[ 11 ]18
Oは、14
N（CNO燃焼により豊富に生成）は4
彼は核となり、18
F。これは急速に（半減期は約110分）ベータ崩壊し、18
Oは恒星のヘリウムに富む領域でよく見られる同位体です。[ 11 ]酸素を硫黄に融合させるには10⁻9 ケルビン程度の温度が必要です。[ 12 ]

酸素の原子質量は、ダルトンの定義以前には16とされていた。12
C . [ 13 ]物理学者は16
Oのみ、化学者は同位体の自然な混合を意味していましたが、これにより質量スケールがわずかに異なりました。

アプリケーション

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18 O/ 16 O比の測定は、古気候の変化を解釈するためによく使用されます。地球の大気中の酸素は99.757% 16
おお、0.039% 17
Oと0.204% 18
O . [ 14 ] より軽い同位体を持つ水分子は、蒸発しやすく、降水として降り積もりにくいため、[ 15 ]地球の淡水と極地の氷は、わずかに（0.1981%）18
空気よりもO （0.204%）または海水（0.1995% ）。この差により、過去の氷床コアによる気温パターンの分析が可能になります。

酸素同位体比測定のための固体試料（有機・無機）は通常、銀カップに保存され、熱分解質量分析法で測定されます。[ 16 ]研究者は正確な測定を行うために、試料の不適切な保管や長期間の保管を避ける必要があります。[ 16 ]

天然酸素は主に16
O 、他の安定同位体で濃縮された試料は同位体標識に使用できます。例えば、光合成で放出される酸素は、消費されるCO 2ではなく、 H 2 Oに由来することが同位体追跡実験によって証明されています。CO 2に含まれる酸素は、光合成で生成される糖の生成に利用されます。

重水原子炉では、中性子減速材は、17
Oと18
Oは中性子吸収断面積が大きいため、16
O。この効果は軽水炉でも観測されるが、通常の水素（プロチウム）は酸素のどの安定同位体よりも吸収断面積が大きく、水中でのその数密度は酸素の2倍であるため、この効果は無視できる。同位体分離法の中には、重水を生成する際に水素の重い同位体だけでなく酸素の重い同位体も濃縮するものがあるため、17
Oと18
Oは測定可能なほど高くなる可能性がある。さらに、17
O (n,α)14
C反応は、酸素のより重い同位体の濃度上昇によって生じる、さらに望ましくない結果です。そのため、原子炉で使用される重水からトリチウムを除去する施設では、酸素のより重い同位体も除去するか、少なくともその量を減らすことがよくあります。

酸素同位体は、魚介類がどの海洋に生息しているかを調べるためにも利用されている。[ 17 ]

酸素14

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酸素 14 (半減期 70.62 秒) は酸素の 2 番目に安定した放射性同位体であり、陽電子放出によって窒素 14に崩壊します。

酸素14イオンビームは陽子過剰核の研究者にとって興味深いものです。例えば、ミシガン州イーストランシングの希少同位体ビーム施設で行われた初期の実験では、14Nの陽子衝突によって14Oビームを生成し、[ 18 ] [ 19 ]それを使用して電子捕獲遷移の絶対的な強度を測定しました。

酸素15

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酸素 15 (半減期 122.27 秒) は酸素の最も安定した放射性同位体であり、陽電子放出によって窒素 15に崩壊します。

したがって、陽電子放出断層撮影（PET）で使用される酸素同位体です。PET心筋灌流イメージングや脳イメージングでは、水中での使用が一般的です。[ 20 ] [ 21 ]この用途では、サイクロトロンを用いて窒素14に重陽子を照射することで生成されます。[ 22 ]

14
N +2
H →15
O + n

酸素15と窒素13は、ガンマ線（例えば雷）が中性子[ 23 ]を16Oと14Nから叩き出すことで空気中で生成される：[ 24 ]

16
O + γ →15
O + n
14
N + γ →13
N + n

15
Oは崩壊して15
Nから陽電子が放出されます。陽電子はすぐに電子と対消滅し、約511keVのガンマ線を2本生成します。雷撃後、このガンマ線は半減期2分で消滅しますが、これらの低エネルギーガンマ線は平均で空気中を約90メートルしか進みません。窒素13から陽電子が生成するガンマ線と合わせても、1分程度しか検出されない可能性があります。15
Oと13
Nは風に運ばれて漂っていく。[ 8 ]

参照

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酸素以外の娘生成物

参考文献

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