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Sauerstoff-Isotope

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



Sauerstoff Isotope

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:

 

Natürlich auftretende Sauerstoff-Isotope

Atommasse ArAnteilHalbwertszeitSpin
Sauerstoff
Isotopengemisch
15,999 u100 %
Isotop 16O15,994914620(2) u99,757 %stabil0+
Isotop 17O16,999131757(5) u0,0383 %stabil5/2+
Isotop 18O17,999159613(6) u0,2045 %stabil0+

 

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
Nuklid
ZANNameAtommasse
[Kernmasse]
{Massenüberschuss}
Spin I
(h/2π)
μA-Nuk
123456789
12O8124Sauerstoff-1212,034262(26) u
[12,0298734 u]
{31,91485 MeV}
0+
13O8135Sauerstoff-1313,024815(10) u
[13,0204264 u]
{23,11502 MeV}
(3/2-)1,3892(3)
14O8146Sauerstoff-1414,008596706(27) u
[14,0042081 u]
{8,00778 MeV}
0+
15O8157Sauerstoff-1515,0030656(5) u
[14,998677 u]
{2,85559 MeV}
1/2-0,71908(12)
16O8168Sauerstoff-1615,994914620(2) u
[15,990526 u]
{-4,737 MeV}
0+16N
17O8179Sauerstoff-1716,999131757(5) u
[16,9947431 u]
{-0,80876 MeV}
5/2+-1,893543(10)17N
17F
18O81810Sauerstoff-1817,999159613(6) u
[17,994771 u]
{-0,78282 MeV}
0+18N
18F
19O81911Sauerstoff-1919,0035780(28) u
[18,9991894 u]
{3,33289 MeV}
5/2+1,53238(7)19N
20O82012Sauerstoff-2020,0040754(9) u
[19,9996868 u]
{3,79621 MeV}
0+20N
21N
21O82113Sauerstoff-2121,008655(13) u
[21,0042664 u]
{8,06208 MeV}
(5/2+)
22O82214Sauerstoff-2222,00997(6) u
[22,0055814 u]
{9,287 MeV}
0+
23O82315Sauerstoff-2323,01570(13) u
[23,0113114 u]
{14,62446 MeV}
1/2+
24O82416Sauerstoff-2424,01986(18) u
[24,0154714 u]
{18,49947 MeV}
0+
25O82517Sauerstoff-2525,02934(18) u
[25,0249514 u]
{27,33003 MeV}
3/2+
26O82618Sauerstoff-2626,03721(18) u
[26,0328214 u]
{34,66089 MeV}
0+

 

 

IsotopZerfall (radioaktiver Zerfall)AEMehr
HalbwertszeitZerfallsartAnteilEnergieInfo
1101112131415
O-126,3(30) × 10-21 s2p 10C14,5 MeVAL
O-138,58(5) msβ+ zu 13N
β+, p zu 12C
89,1 %
10,9 %
17,767 MeV
-
AL
O-1470,620(15) sβ+ zu 14N100 %5,144364(25) MeVAL
O-15122,24(16) sβ+ zu 15N2,7542(5) MeVAL
O-16stabilAL
O-17stabilAL
O-18stabilAL
O-1926,88(5) sβ- zu 19F100 %4,8203(26) MeVAL
O-2013,51(5) sβ- zu 20F100 %3,8136(9) MeVAL
O-213,42(10) sβ- zu 21F100 %8,1096 MeVAL
O-222,25(9) sβ- zu 22F
β-, n zu 21F
> 88 %
< 22 %
6,4882 MeV
1,2579 MeV
AL
O-2382 msβ- zu 23F
β-, n zu 22F
68,3 %
31,7 %
11,311 MeV
3,7560 MeV
AL
O-2465(5) msβ- zu 24F
β-, n zu 23F
42 %
58(12) %
10,941 MeV
7,1195 MeV
AL
O-255,18 × 10-21 sn zu 24OAL
O-264,5(+32-34) ps2n 24OAL

 

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; gegebenenfalls Trivialnamen.
6 - Relative Atommasse des Sauerstoff-Isotops (Isotopenmasse inklusive Elektronen) und in eckigen Klammern die Masse des Atomkerns (Kernmasse, Nuklidmasse ohne Elektronen), jeweils bezogen auf 12C = 12,00000 [2]. Zusätzlich ist der Massenüberschuss (Massenexzess) in MeV angegeben.
7 - Kernspin I, Einheit: h/2π.
8 - Kernmagnetisches Moment μmag.
9 - Ausgangsnuklide: Mögliche, angenommene oder tatsächliche Ausgangs-Nuklide (Mutternuklide, Elternnuklide). Die entsprechenden Zerfalls-Modi sind gegebenenfalls bei den Daten des jeweiligen Ausgangsnuklids zu finden.
10 - Zerfall: Halbwertszeiten des Sauerstoff-Isotops mit a = Jahre; ; d = Tage; h = Stunden; min = Minuten; s = Sekunden.
11 - 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.
12 - Zerfall: Zerfallsanteil in Prozent (%).
13 - Zerfall: Zerfallsenergie; Partikelenergie bezogen auf Zerfallsart.
14 - AE = Anregungsenergie für metastabile Kerne.
15 - Sonstige Informationen und Hinweise: AL = Weitere Niveaus, so genannte Adopted Levels (Verlinkung auf externe Daten [1]).

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
Anteil
Spin I
Kernmagnetisches
Moment
μ/μN
Gyromagnetisches
Verhältnis
107 rad T-1 s-1
Quadrupol-
Moment
Q fm-2
Resonanz-
Frequenz
v0 bei 1 T
Relative
Empfindlichkeit
H0 = const.
v0 = const. *
17O
0,0383 %
5/2+
-1,893543(10)- 3,6279- 2,558(22)5,77420,02910
1,5822

*) bezogen auf 1H = 1,000

 

Strahlenschutz

Für den Umgang mit den Sauerstoff-Radionukliden gelten gemäß Strahlenschutzverordnung (StrlSchV 2018) unter anderem folgende Werte (Spalten 1 bis 7):

NuklidFreigrenzenHRQ-SchwelleOFKTochternuklideHalbwertszeit
O-15109 Bq100 Bq/g2,0 Minuten

(HRQ = Hochradioaktive Quellen; OFK = Oberflächenkontamination)

 

Kernisobare Nuklide des Sauerstoffs

Zu den Sauerstoff-Nukliden isobare Atomkerne befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; Z = Ordnungszahl; A = Nukleonenzahl (Massenzahl).

Z:345678910111213141516
ALiBeBCNOFNeNaMgAlSiPS
1212Li12Be12B12C12N12O
1313Be13B13C13N13O
1414Be14B14C14N14O14F
1515Be15B15C15N15O15F
1616Be16B16C16N16O16F16Ne
1717B17C17N17O17F17Ne
1818B18C18N18O18F18Ne18Na
1919B19C19N19O19F19Ne19Na19Mg
2020C20N20O20F20Ne20Na20Mg
2121C21N21O21F21Ne21Na21Mg21Al
2222C22N22O22F22Ne22Na22Mg22Al22Si
2323N23O23F23Ne23Na23Mg23Al23Si
2424N24O24F24Ne24Na24Mg24Al24Si24P
2525N25O25F25Ne25Na25Mg25Al25Si25P
2626O26F26Ne26Na26Mg26Al26Si26P26S

 

Kernisotone Nuklide des Sauerstoffs

Die zu den Sauerstoff-Kernen isotonen Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; N = Anzahl der Neutronen.


456789101112131415161718
5H6H7H
6He7He8He9He10He
7Li8Li9Li10Li11Li12Li
8Be9Be10Be11Be12Be13Be14Be15Be16Be
9B10B11B12B13B14B15B16B17B18B19B20B21B
10C11C12C13C14C15C16C17C18C19C20C21C22C
11N12N13N14N15N16N17N18N19N20N21N22N23N24N25N
12O13O14O15O16O17O18O19O20O21O22O23O24O25O26O
14F15F16F17F18F19F20F21F22F23F24F25F26F27F
15Ne16Ne17Ne18Ne19Ne20Ne21Ne22Ne23Ne24Ne25Ne26Ne27Ne28Ne
18Na19Na20Na21Na22Na23Na24Na25Na26Na27Na28Na29Na
19Mg20Mg21Mg22Mg23Mg24Mg25Mg26Mg27Mg28Mg29Mg30Mg
21Al22Al23Al24Al25Al26Al27Al28Al29Al30Al31Al
22Si23Si24Si25Si26Si27Si28Si29Si30Si31Si32Si
24P25P26P27P28P29P30P31P32P33P
26S27S28S29S30S31S32S33S34S
28Cl29Cl30Cl31Cl32Cl33Cl34Cl35Cl
30Ar31Ar32Ar33Ar34Ar35Ar36Ar
32K33K34K35K36K37K
34Ca35Ca36Ca37Ca38Ca
36Sc37Sc38Sc39Sc
38Ti39Ti40Ti
40V41V
41Cr42Cr
42Mn43Mn

 

Literatur 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.

[3] - Live Chart of Nuclides. Nuclear structure and decay data.

Sauerstoff: Kernmagnetische Eigenschaften - 17O-NMR

[4] - 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.

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

[6] - Pekka Pyykkö: Year-2017 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, (2018), DOI 10.1080/00268976.2018.1426131.

[7] - N. J. Stone: Table of recommended nuclear magnetic dipole moments. IAEA, (2019).

Weitere Quellen:

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

 


Kategorie: Chemische Elemente

Letzte Änderung am 05.07.2020.



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