Stickstoff-Isotope

Liste, Daten und Eigenschaften aller bekannten natürlichen und künstlichen Stickstoff-Isotope sowie radioaktive Zerfallsprodukte bzw. Zwischenprodukte.




Allgemeines

Stickstoff

 

Der uns umgebende natürliche Stickstoff besteht aus den stabilen Isotopen 14N (> 99,5 %) und 15N (< 0,4 %). Diese stabilen Stickstoffisotope besitzen beide sowohl eine ungerade Anzahl an Neutronen wie auch eine ungerade Zahl an Protonen. Als Quelle des 14N-Nuklids wird der CNO-Cyclus der stellaren Nucleosynthese angenommen.

 

Natürlicher StickstoffN-Isotop 14NN-Isotop 15N
Atommasse [u]14,00714,003074004(2)15,000108899(4)
Anteile100 %99,578 - 99,663 %0,337 - 0,422 %

 

Die Atommasse des natürlichen Isotopengemischs schwankt auf Grund der variierenden Isotopenverteilung zwischen 14,00643 und 14,00728 u.

Stickstoff-15 findet trotz des geringen Anteils am natürlichen Stickstoff und negativem gyromagnetischem Verhältnis Anwendung in der NMR-Spektroskopie, da das 15N-NMR-Spektrum breite Linien aufweist.

Üblich sind auch Untersuchungen an 15N-markierten Proteinen, die in entsprechenden Stickstoff-14-freien Medien kultiviert werden können.

Zusätzlich zu den stabilen Stickstoff-Isotopen sind 14 radioaktive Isotope sowie das Kernisomer 11mN bekannt, von denen das langlebigste eine Halbwertszeit von weniger als 10 Minuten besitzt.

 

Isotopentabelle: Stickstoff

Isotop Z A N Name Nuklidmasse Zerfall (radioaktiver Zerfall) Spin μ AE Mehr A-Nuk
Nu Isotopenmasse Halbwertszeit Zerfallsart Anteil Energie I (h/2π) Info
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
10N7103Stickstoff-1010,041653672(429417)p zu 9C100 %AL
11N7114Stickstoff-1111,026590 × 10-24 sp zu 10C100 %1,827 MeV1/2+AL
11mN7114Stickstoff-11m11,0266,9(80) × 10-22 sp zu 10C100 %2,567 MeV1/2-730(70) keVAL
12N7125Stickstoff-1212,018613196(1073)11,000(16) msε zu 12C100 %1++ 0,4573(5)AL
13N7136Stickstoff-1313,005738609(289)9,965(4) minε zu 13C100 %2,220 MeV1/2-0,3222(4)AL 13O
14N7147Stickstoff-1414,003074004(2)stabil1++ 0,40376100(6)AL 14O
14C
15N7158Stickstoff-1515,000108899(4)stabil1/2-- 0,28318884(5)AL 15O
15C
16N7169Stickstoff-1616,006101659(2815)7,13(2) sβ- zu 16O
β-, α zu 12C
99,99 %
0,001 %
10,541 MeV
0,120 MeV
2-1,986AL 16C
17N71710Stickstoff-1717,008448873(16103)4.173(4) sβ- zu 17O
β-, n zu 16O
4,9 %
95,1 %
8,680 MeV
4,537 MeV
1/2-0,352AL 17C
18N71811Stickstoff-1818,014077565(19935)624(12) msβ- zu 18O
β-, n zu 17O
β-, α zu 14C
74 %
14 %
12 %
1-0,328AL 18C
19N71912Stickstoff-1919,017023163(17610)271(8) msβ- zu 19O
β-, n zu 18O
45,4 %
54,6 %
12,527 MeV
8,572 MeV
1/2-0,305AL
20N72013Stickstoff-2020,023365807(59678)130(7) msβ- zu 20O
β-, n zu 19O
43 %
57 %
17,968 MeV
10,359 MeV
AL
21N72114Stickstoff-2121,027108240(102035)85(7) msβ- zu 21O
β-, n zu 20O
19 %
81 %
17,188 MeV
13,382 MeV
(1/2-)AL
22N72215Stickstoff-2222,034394934(206349)24(5) msβ- zu 22O
β-, n zu 21O
β-, 2n zu 20O
51 %
36 %
< 13 %
AL
23N72316Stickstoff-2323,041270(320)14,5(14) msβ- zu 23O
β-, n zu 22O
β-, 2n zu 21O
AL
24N72417Stickstoff-2424,051040(430)< 52 nsn ? zu 23NAL
25N72518Stickstoff-2525,06< 260 nsn ? zu 24NAL

 

Erläuterungen zu den einzelnen Spalten:

# Symbol mit Nukleonenzahl.

# Z = Anzahl der Protonen (Ordnungszahl).

# Massenzahl A.

# N = Anzahl der Neutronen.

# Bezeichnung des Stickstoff-Isotops.

# Relative Nuklidmasse bzw. Atomgewicht des Stickstoff-Nuklids bezogen auf 12C = 12,00000 [2].

# Zerfall: Halbwertszeiten des Stickstoff-Isotops mit a = Jahre; ; d = Tage; h = Stunden; min = Minuten; s = Sekunden.

# Zerfall: Zerfallsart in die jeweiligen Tochternuklide mit n = Neutronenemission; p = Protonenemission; α = Alpha-Zerfall; ß- = Beta-Minus-Zerfall unter Elektronenemission; EE = Elektroneneinfang; ß+ = Positronenemission; ε = ß+ und/oder EE; Iso = [[Isomerieübergang]]; CZ = Cluster-Zerfall; SZ = Spontanzerfall.

# Zerfall: Zerfallsart in Prozent (%).

# Zerfall: Zerfallsenergie; Partikelenergie bezogen auf Zerfallsart.

# Kernspin I, Einheit: h/2π.

# Kernmagnetisches Moment μmag.

# AE = Anregungsenergie für metastabile Kerne.

# Sonstige Informationen und Hinweise: AL = Weitere Niveaus, so genannte Adopted Levels (Verlinkung auf externe Daten [1]).

# Ausgangsnuklide: Mögliche, angenommene oder tatsächliche Ausgangs-Nuklide (Mutternuklide, Elternnuklide). Die entsprechenden Zerfalls-Modi sind gegebenenfalls bei den jeweiligen Ausgangsnukliden zu finden.

 

Sonstige:

* ()- Eingeklammerte Ziffern: Unsicherheit zur Darstellung der Streubreite des angegebenen Wertes.

* ~ - Theoretische Werte oder systematische Trends.

* -ungelistet-: Nuklide, die in der Literatur bereits erwänhnt wurden, aber aus irgendwelchen Gründen in den aktuellen Nuklidtabellen nicht mehr zu finden sind, weil sich deren Entdeckung z. B. nicht bestätigt hat.

 

NMR-aktive Stickstoff-Nuklide

Nuklid Natürlicher Spin Kernmagnetisches Gyromagnetisches Quadrupol Resonanz- Relative Empfindlichkeit Anmerkung
Symbol Anteil Moment Verhältnis Moment frequenz bezogen auf 1H = 1,000
in % I μ/μN 107 rad T-1 s-1 Q fm-2 v0 bei 1 T H0 = const. v0 = const.
14N99,6 %1++ 0,40376100(6)1,9338+ 1,93(8)3,07770,001010,1928
15N0,4 %1/2-- 0,28318884(5)- 2,7124,31730,001040,1014

 

Strahlenschutz

Für den Umgang mit den Radionukliden des Stickstoffs gelten gemäß Strahlenschutzverordnung (StrlSchV 2001) folgende Werte (Spalten 1 bis 7):

Symbol Nuklid Freigrenze HRQ-Schwelle OFK Tochternuklide Radiotoxizitätsklasse Halbwertszeit Biologische Kritische
Aktivität Spezifische
Aktivität
im Gleichgewicht lt. StrlSchV Halbwertszeit Organe
13NN-13109 Bq100 Bq/g< 10 Minuten

([[HRQ]] = Hochradioaktive Quellen; OFK = Oberflächenkontamination)

 

Kernisobare Nuklide des Stickstoffs

Zu den Stickstoffkernen [[isobare]] Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; Z = Ordnungszahl; A = Nukleonenzahl (Massenzahl).

 

Z:23456789101112131415
AHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiP
1010He10Li10Be10B10C10N
1111Li11Be11B11C11N
1212Li12Be12B12C12N12O
1313Be13B13C13N13O
1414Be14B14C14N14O14F
1515Be15B15C15N15O15F
1616Be16B16C16N16O16F16Ne
1717B17C17N17O17F17Ne
1818B18C18N18O18F18Ne18Na
1919B19C19N19O19F19Ne19Na19Mg
2020C20N20O20F20Ne20Na20Mg
2121C21N21O21F21Ne21Na21Mg21Al
2222C22N22O22F22Ne22Na22Mg22Al22Si
2323N23O23F23Ne23Na23Mg23Al23Si
2424N24O24F24Ne24Na24Mg24Al24Si24P
2525N25O25F25Ne25Na25Mg25Al25Si25P

 

Kernisotone Nuklide des Stickstoffs

Zu den Stickstoff-Kernen [[isotone]] Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; N = Anzahl der Neutronen.

Z:12345678910111213141516171819202122232425
NHHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMn
34H5He6Li7Be8B9C10N
45H6He7Li8Be9B10C11N12O
56H7He8Li9Be10B11C12N13O14F
68He9Li10Be11B12C13N14O15F16Ne
79He10Li11Be12B13C14N15O16F17Ne18Na19Mg
810He11Li12Be13B14C15N16O17F18Ne19Na20Mg21Al22Si
912Li13Be14B15C16N17O18F19Ne20Na21Mg22Al23Si24P
1014Be15B16C17N18O19F20Ne21Na22Mg23Al24Si25P26S
1115Be16B17C18N19O20F21Ne22Na23Mg24Al25Si26P27S28Cl
1216Be17B18C19N20O21F22Ne23Na24Mg25Al26Si27P28S29Cl30Ar
1318B19C20N21O22F23Ne24Na25Mg26Al27Si28P29S30Cl31Ar32K
1419B20C21N22O23F24Ne25Na26Mg27Al28Si29P30S31Cl32Ar33K34Ca
1521C22N23O24F25Ne26Na27Mg28Al29Si30P31S32Cl33Ar34K35Ca36Sc
1622C23N24O25F26Ne27Na28Mg29Al30Si31P32S33Cl34Ar35K36Ca37Sc38Ti
1724N25O26F27Ne28Na29Mg30Al31Si32P33S34Cl35Ar36K37Ca38Sc39Ti40V41Cr42Mn
1825N26O27F28Ne29Na30Mg31Al32Si33P34S35Cl36Ar37K38Ca39Sc40Ti41V42Cr43Mn

 

Quellen und Hinweise

Eigenschaften der Stickstoff-Isotope

[1] - NuDat: National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, based on ENSDF and the Nuclear Wallet Cards.

[2] - G. Audi et. al.: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics, 2003, DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.

 

[3] - N. J. Stone: Table of nuclear magnetic dipole and electric quadrupole moments. Atomic Data and Nuclear Data Tables, 2005, DOI 10.1016/j.adt.2005.04.001].

[4] - Pekka Pyykkö: Year-2008 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, 2008, DOI 10.1080/00268970802018367.

 

Isotopenhäufigkeiten, Atommassen und Isotopenmassen:

Siehe unter dem jeweiligen Stichwort.


Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 30. Dezember 2016.







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