Sauerstoff-Isotope

Allgemeines

In der Natur treten drei stabile Isotope des chemischen Elements Sauerstoff auf, von denen das Nuklid ¹⁶O mit einem Anteil von über 99,7 % das Häufigste ist:

	Natürliches Sauerstoff Isotopengemisch:	O-Isotop ¹⁶O	O-Isotop ¹⁷O	O-Isotop ¹⁸O
Atommasse [u]:	15,999	15,994914620(2)	16,999131757(5)	17,999159613(6)
Anteil:	100 %	99,76 %	0,04 %	0,20 %
Schwankung:		99,738 - 99,776 %	0,0367 - 0,0400 %	0,187 - 0,222 %
Halbwertszeit:		stabil	stabil	stabil

Durch Schwankungen im Isotopenverhältnis des natürlichen Sauerstoffs variiert die Atommasse im Bereich von 15,99903 bis 15,99977 u.

Die Zahl der bislang bekannten instabilen, radioaktiven Sauerstoffisotope liegt zur Zeit bei 14; hier ist das Isotop ¹⁵O mit einer Halbwertszeit von knapp über 2 Minuten das Langlebigste.

Die Quelle für den Hauptteil des Sauerstoff-16-Isotops liegt in stellaren Prozessen. Als primäres Isotop entsteht der Sauerstoff am Ende der Helium-Fusionskette. Sauerstoff-17 hingegen resultiert als Nebenprodukt beim sogenannten Wasserstoffbrennen der Sterne (CNO-Zyklus), Sauerstoff-18 entsteht durch Reaktion von ¹⁴N- mit ⁴He-Kernen.

In der NMR-Spektroskopie ist der ¹⁷O-Kern mit einem Kernspin von 5/2 messbar; die anderen natürlichen Isotope sind NMR-inaktiv.

Von den instabilen Sauerstoffkernen findet das Isotop ¹⁵O Anwendung in der Positronen-Emissions-Tomographie.

Isotopentabelle: Sauerstoff

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
¹²O	8	12	4	Sauerstoff-12	12,034404897(19824)	580(30) × 10^-24 s	p ? ¹¹N			0+			AL
¹³O	8	13	5	Sauerstoff-13	13,024814683(10226)	8,58(5) ms	ε zu ¹³N β⁺, p zu ¹²C		17,767 MeV -	(3/2-)	1,389		AL
¹⁴O	8	14	6	Sauerstoff-14	14,008596359(117)	70,606(18) s	ε zu ¹⁴N	100 %	5,144 MeV	0+			AL
¹⁵O	8	15	7	Sauerstoff-15	15,003065618(526)	122,24(16) s	ε zu ¹⁵N		2,754 MeV	1/2-	0,7189(8)		AL
¹⁶O	8	16	8	Sauerstoff-16	15,994914620(2)	stabil				0+			AL	¹⁶N
¹⁷O	8	17	9	Sauerstoff-17	16,999131757(5)	stabil				5/2+	- 1,89379(9)		AL	¹⁷N ¹⁷F
¹⁸O	8	18	10	Sauerstoff-18	17,999159613(6)	stabil				0+			AL	¹⁸N ¹⁸F
¹⁹O	8	19	11	Sauerstoff-19	19,003578742(2958)	26,88(5) s	β^- zu ¹⁹F	100 %	4,821 MeV	5/2+	1,5320		AL	¹⁹N
²⁰O	8	20	12	Sauerstoff-20	20,004075354(950)	13,51(5) s	β^- zu ²⁰F	100 %	3,8136 MeV	0+			AL
²¹O	8	21	13	Sauerstoff-21	21,008654882(12882)	3,42(10) s	β^- zu ²¹F	100 %	8,1096 MeV	(5/2+)			AL
²²O	8	22	14	Sauerstoff-22	22,009964211(61107)	2,25(9) s	β^- zu ²²F β^-, n zu ²¹F	> 88 % < 22 %	6,4882 MeV 1,2579 MeV	0+			AL
²³O	8	23	15	Sauerstoff-23	23,015695922(96629)	ca. 82 ms	β^- zu ²³F β^-, n zu ²²F	68,3 % 31,7 %	11,311 MeV 3,7560 MeV	1/2+			AL
²⁴O	8	24	16	Sauerstoff-24	24,019861000(118000)	65(5) ms	β^- zu ²⁴F β^-, n zu ²³F	41,88 % 58,12 %	10,941 MeV 7,1195 MeV	0+			AL
²⁵O	8	25	17	Sauerstoff-25		- ungelistet -							AL
²⁶O	8	26	18	Sauerstoff-26	26,037728(160)					0+			AL

Erläuterungen zu den einzelnen Spalten:

1 - Symbol mit Nukleonenzahl.
2 - Z = Anzahl der Protonen (Ordnungszahl).
3 - Massenzahl A.
4 - N = Anzahl der Neutronen.
5 - Bezeichnung des Sauerstoff-Isotops.
6 - Relative Nuklidmasse bzw. Atomgewicht des Sauerstoff-Nuklids bezogen auf ¹²C = 12,00000 [2].
7 - Zerfall: Halbwertszeiten des Sauerstoff-Isotops mit a = Jahre; ; d = Tage; h = Stunden; min = Minuten; s = Sekunden.
8 - 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.
9 - Zerfall: Zerfallsart in Prozent (%).
10 - Zerfall: Zerfallsenergie; Partikelenergie bezogen auf Zerfallsart.
11 - Kernspin I, Einheit: h/2π.
12 - Kernmagnetisches Moment μ_mag.
13 - AE = Anregungsenergie für metastabile Kerne.
14 - Sonstige Informationen und Hinweise: AL = Weitere Niveaus, so genannte Adopted Levels (Verlinkung auf externe Daten [1]).
15 - 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 Sauerstoff-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/μ_N	10⁷ rad T^-1 s^-1	Q fm^-2	v₀ bei 1 T	H₀ = const.	v₀ = const.
¹⁷O	0,04 %	5/2+	- 1,89379(9)	- 3,6279	- 2,558	5,7742	0,02910	1,5822

Strahlenschutz

Für den Umgang mit den Radionukliden des Sauerstoffs 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
¹⁵O	O-15	10⁹ Bq	100 Bq/g					< 10 Minuten

(HRQ = Hochradioaktive Quellen; OFK = Oberflächenkontamination)

Kernisobare Nuklide des Sauerstoffs

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

¹²Li

¹²Be

¹²B

¹²C

¹²N

¹²O

¹³Be

¹³B

¹³C

¹³N

¹³O

¹⁴Be

¹⁴B

¹⁴C

¹⁴N

¹⁴O

¹⁴F

¹⁵Be

¹⁵B

¹⁵C

¹⁵N

¹⁵O

¹⁵F

¹⁶Be

¹⁶B

¹⁶C

¹⁶N

¹⁶O

¹⁶F

¹⁶Ne

¹⁷B

¹⁷C

¹⁷N

¹⁷O

¹⁷F

¹⁷Ne

¹⁸B

¹⁸C

¹⁸N

¹⁸O

¹⁸F

¹⁸Ne

¹⁸Na

¹⁹B

¹⁹C

¹⁹N

¹⁹O

¹⁹F

¹⁹Ne

¹⁹Na

¹⁹Mg

²⁰C

²⁰N

²⁰O

²⁰F

²⁰Ne

²⁰Na

²⁰Mg

²¹C

²¹N

²¹O

²¹F

²¹Ne

²¹Na

²¹Mg

²¹Al

²²C

²²N

²²O

²²F

²²Ne

²²Na

²²Mg

²²Al

²²Si

²³N

²³O

²³F

²³Ne

²³Na

²³Mg

²³Al

²³Si

²⁴N

²⁴O

²⁴F

²⁴Ne

²⁴Na

²⁴Mg

²⁴Al

²⁴Si

²⁴P

²⁵N

²⁵O

²⁵F

²⁵Ne

²⁵Na

²⁵Mg

²⁵Al

²⁵Si

²⁵P

²⁶O

²⁶F

²⁶Ne

²⁶Na

²⁶Mg

²⁶Al

²⁶Si

²⁶P

²⁶S

Kernisotone Nuklide des Sauerstoffs

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

⁵H

⁶He

⁷Li

⁸Be

⁹B

¹⁰C

¹¹N

¹²O

⁶H

⁷He

⁸Li

⁹Be

¹⁰B

¹¹C

¹²N

¹³O

¹⁴F

⁸He

⁹Li

¹⁰Be

¹¹B

¹²C

¹³N

¹⁴O

¹⁵F

¹⁶Ne

⁹He

¹⁰Li

¹¹Be

¹²B

¹³C

¹⁴N

¹⁵O

¹⁶F

¹⁷Ne

¹⁸Na

¹⁹Mg

¹⁰He

¹¹Li

¹²Be

¹³B

¹⁴C

¹⁵N

¹⁶O

¹⁷F

¹⁸Ne

¹⁹Na

²⁰Mg

²¹Al

²²Si

¹²Li

¹³Be

¹⁴B

¹⁵C

¹⁶N

¹⁷O

¹⁸F

¹⁹Ne

²⁰Na

²¹Mg

²²Al

²³Si

²⁴P

¹⁴Be

¹⁵B

¹⁶C

¹⁷N

¹⁸O

¹⁹F

²⁰Ne

²¹Na

²²Mg

²³Al

²⁴Si

²⁵P

²⁶S

¹⁵Be

¹⁶B

¹⁷C

¹⁸N

¹⁹O

²⁰F

²¹Ne

²²Na

²³Mg

²⁴Al

²⁵Si

²⁶P

²⁷S

²⁸Cl

¹⁶Be

¹⁷B

¹⁸C

¹⁹N

²⁰O

²¹F

²²Ne

²³Na

²⁴Mg

²⁵Al

²⁶Si

²⁷P

²⁸S

²⁹Cl

³⁰Ar

¹⁸B

¹⁹C

²⁰N

²¹O

²²F

²³Ne

²⁴Na

²⁵Mg

²⁶Al

²⁷Si

²⁸P

²⁹S

³⁰Cl

³¹Ar

³²K

¹⁹B

²⁰C

²¹N

²²O

²³F

²⁴Ne

²⁵Na

²⁶Mg

²⁷Al

²⁸Si

²⁹P

³⁰S

³¹Cl

³²Ar

³³K

³⁴Ca

²¹C

²²N

²³O

²⁴F

²⁵Ne

²⁶Na

²⁷Mg

²⁸Al

²⁹Si

³⁰P

³¹S

³²Cl

³³Ar

³⁴K

³⁵Ca

³⁶Sc

²²C

²³N

²⁴O

²⁵F

²⁶Ne

²⁷Na

²⁸Mg

²⁹Al

³⁰Si

³¹P

³²S

³³Cl

³⁴Ar

³⁵K

³⁶Ca

³⁷Sc

³⁸Ti

²⁴N

²⁵O

²⁶F

²⁷Ne

²⁸Na

²⁹Mg

³⁰Al

³¹Si

³²P

³³S

³⁴Cl

³⁵Ar

³⁶K

³⁷Ca

³⁸Sc

³⁹Ti

⁴⁰V

⁴¹Cr

⁴²Mn

²⁵N

²⁶O

²⁷F

²⁸Ne

²⁹Na

³⁰Mg

³¹Al

³²Si

³³P

³⁴S

³⁵Cl

³⁶Ar

³⁷K

³⁸Ca

³⁹Sc

⁴⁰Ti

⁴¹V

⁴²Cr

⁴³Mn

Quellen und Hinweise

Eigenschaften der Sauerstoff-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.

Sauerstoff NMR Eigenschaften: ¹⁷O-NMR

[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.

[5] - Isotopenhäufigkeiten, Atommassen und Isotopenmassen: Siehe unter dem jeweiligen Stichwort.

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 15. Dezember 2017.

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