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 Ar | Anteil | Halbwertszeit | Spin | |
| Sauerstoff Isotopengemisch | 15,999 u | 100 % | ||
| Isotop 16O | 15,994914620(2) u | 99,757 % | stabil | 0+ |
| Isotop 17O | 16,999131757(5) u | 0,0383 % | stabil | 5/2+ |
| Isotop 18O | 17,999159613(6) u | 0,2045 % | stabil | 0+ |
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 | Z | A | N | Name | Atommasse [Kernmasse] {Massenüberschuss} | Spin I (h/2π) | μ | A-Nuk |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 12O | 8 | 12 | 4 | Sauerstoff-12 | 12,034262(26) u [12,0298734 u] {31,91485 MeV} | 0+ | ||
| 13O | 8 | 13 | 5 | Sauerstoff-13 | 13,024815(10) u [13,0204264 u] {23,11502 MeV} | (3/2-) | 1,3892(3) | |
| 14O | 8 | 14 | 6 | Sauerstoff-14 | 14,008596706(27) u [14,0042081 u] {8,00778 MeV} | 0+ | ||
| 15O | 8 | 15 | 7 | Sauerstoff-15 | 15,0030656(5) u [14,998677 u] {2,85559 MeV} | 1/2- | 0,71908(12) | |
| 16O | 8 | 16 | 8 | Sauerstoff-16 | 15,994914620(2) u [15,990526 u] {-4,737 MeV} | 0+ | 16N | |
| 17O | 8 | 17 | 9 | Sauerstoff-17 | 16,999131757(5) u [16,9947431 u] {-0,80876 MeV} | 5/2+ | -1,893543(10) | 17N 17F |
| 18O | 8 | 18 | 10 | Sauerstoff-18 | 17,999159613(6) u [17,994771 u] {-0,78282 MeV} | 0+ | 18N 18F | |
| 19O | 8 | 19 | 11 | Sauerstoff-19 | 19,0035780(28) u [18,9991894 u] {3,33289 MeV} | 5/2+ | 1,53238(7) | 19N |
| 20O | 8 | 20 | 12 | Sauerstoff-20 | 20,0040754(9) u [19,9996868 u] {3,79621 MeV} | 0+ | 20N 21N | |
| 21O | 8 | 21 | 13 | Sauerstoff-21 | 21,008655(13) u [21,0042664 u] {8,06208 MeV} | (5/2+) | ||
| 22O | 8 | 22 | 14 | Sauerstoff-22 | 22,00997(6) u [22,0055814 u] {9,287 MeV} | 0+ | ||
| 23O | 8 | 23 | 15 | Sauerstoff-23 | 23,01570(13) u [23,0113114 u] {14,62446 MeV} | 1/2+ | ||
| 24O | 8 | 24 | 16 | Sauerstoff-24 | 24,01986(18) u [24,0154714 u] {18,49947 MeV} | 0+ | ||
| 25O | 8 | 25 | 17 | Sauerstoff-25 | 25,02934(18) u [25,0249514 u] {27,33003 MeV} | 3/2+ | ||
| 26O | 8 | 26 | 18 | Sauerstoff-26 | 26,03721(18) u [26,0328214 u] {34,66089 MeV} | 0+ |
| Isotop | Zerfall (radioaktiver Zerfall) | AE | Mehr | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Halbwertszeit | Zerfallsart | Anteil | Energie | Info | ||
| 1 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| O-12 | 6,3(30) × 10-21 s | 2p 10C | 14,5 MeV | AL | ||
| O-13 | 8,58(5) ms | β+ zu 13N β+, p zu 12C | 89,1 % 10,9 % | 17,767 MeV - | AL | |
| O-14 | 70,620(15) s | β+ zu 14N | 100 % | 5,144364(25) MeV | AL | |
| O-15 | 122,24(16) s | β+ zu 15N | 2,7542(5) MeV | AL | ||
| O-16 | stabil | AL | ||||
| O-17 | stabil | AL | ||||
| O-18 | stabil | AL | ||||
| O-19 | 26,88(5) s | β- zu 19F | 100 % | 4,8203(26) MeV | AL | |
| O-20 | 13,51(5) s | β- zu 20F | 100 % | 3,8136(9) MeV | AL | |
| O-21 | 3,42(10) s | β- zu 21F | 100 % | 8,1096 MeV | AL | |
| O-22 | 2,25(9) s | β- zu 22F β-, n zu 21F | > 88 % < 22 % | 6,4882 MeV 1,2579 MeV | AL | |
| O-23 | 82 ms | β- zu 23F β-, n zu 22F | 68,3 % 31,7 % | 11,311 MeV 3,7560 MeV | AL | |
| O-24 | 65(5) ms | β- zu 24F β-, n zu 23F | 42 % 58(12) % | 10,941 MeV 7,1195 MeV | AL | |
| O-25 | 5,18 × 10-21 s | n zu 24O | AL | |||
| O-26 | 4,5(+32-34) ps | 2n 24O | 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; 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) | 5,7742 | 0,02910 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):
| Nuklid | Freigrenzen | HRQ-Schwelle | OFK | Tochternuklide | Halbwertszeit | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| O-15 | 109 Bq | 100 Bq/g | 2,0 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: | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | Na | Mg | Al | Si | P | S |
| 12 | 12Li | 12Be | 12B | 12C | 12N | 12O | ||||||||
| 13 | 13Be | 13B | 13C | 13N | 13O | |||||||||
| 14 | 14Be | 14B | 14C | 14N | 14O | 14F | ||||||||
| 15 | 15Be | 15B | 15C | 15N | 15O | 15F | ||||||||
| 16 | 16Be | 16B | 16C | 16N | 16O | 16F | 16Ne | |||||||
| 17 | 17B | 17C | 17N | 17O | 17F | 17Ne | ||||||||
| 18 | 18B | 18C | 18N | 18O | 18F | 18Ne | 18Na | |||||||
| 19 | 19B | 19C | 19N | 19O | 19F | 19Ne | 19Na | 19Mg | ||||||
| 20 | 20C | 20N | 20O | 20F | 20Ne | 20Na | 20Mg | |||||||
| 21 | 21C | 21N | 21O | 21F | 21Ne | 21Na | 21Mg | 21Al | ||||||
| 22 | 22C | 22N | 22O | 22F | 22Ne | 22Na | 22Mg | 22Al | 22Si | |||||
| 23 | 23N | 23O | 23F | 23Ne | 23Na | 23Mg | 23Al | 23Si | ||||||
| 24 | 24N | 24O | 24F | 24Ne | 24Na | 24Mg | 24Al | 24Si | 24P | |||||
| 25 | 25N | 25O | 25F | 25Ne | 25Na | 25Mg | 25Al | 25Si | 25P | |||||
| 26 | 26O | 26F | 26Ne | 26Na | 26Mg | 26Al | 26Si | 26P | 26S |
Kernisotone Nuklide des Sauerstoffs
Die zu den Sauerstoff-Kernen isotonen Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; N = Anzahl der Neutronen.
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5H | 6H | 7H | ||||||||||||
| 6He | 7He | 8He | 9He | 10He | ||||||||||
| 7Li | 8Li | 9Li | 10Li | 11Li | 12Li | |||||||||
| 8Be | 9Be | 10Be | 11Be | 12Be | 13Be | 14Be | 15Be | 16Be | ||||||
| 9B | 10B | 11B | 12B | 13B | 14B | 15B | 16B | 17B | 18B | 19B | 20B | 21B | ||
| 10C | 11C | 12C | 13C | 14C | 15C | 16C | 17C | 18C | 19C | 20C | 21C | 22C | ||
| 11N | 12N | 13N | 14N | 15N | 16N | 17N | 18N | 19N | 20N | 21N | 22N | 23N | 24N | 25N |
| 12O | 13O | 14O | 15O | 16O | 17O | 18O | 19O | 20O | 21O | 22O | 23O | 24O | 25O | 26O |
| 14F | 15F | 16F | 17F | 18F | 19F | 20F | 21F | 22F | 23F | 24F | 25F | 26F | 27F | |
| 15Ne | 16Ne | 17Ne | 18Ne | 19Ne | 20Ne | 21Ne | 22Ne | 23Ne | 24Ne | 25Ne | 26Ne | 27Ne | 28Ne | |
| 18Na | 19Na | 20Na | 21Na | 22Na | 23Na | 24Na | 25Na | 26Na | 27Na | 28Na | 29Na | |||
| 19Mg | 20Mg | 21Mg | 22Mg | 23Mg | 24Mg | 25Mg | 26Mg | 27Mg | 28Mg | 29Mg | 30Mg | |||
| 21Al | 22Al | 23Al | 24Al | 25Al | 26Al | 27Al | 28Al | 29Al | 30Al | 31Al | ||||
| 22Si | 23Si | 24Si | 25Si | 26Si | 27Si | 28Si | 29Si | 30Si | 31Si | 32Si | ||||
| 24P | 25P | 26P | 27P | 28P | 29P | 30P | 31P | 32P | 33P | |||||
| 26S | 27S | 28S | 29S | 30S | 31S | 32S | 33S | 34S | ||||||
| 28Cl | 29Cl | 30Cl | 31Cl | 32Cl | 33Cl | 34Cl | 35Cl | |||||||
| 30Ar | 31Ar | 32Ar | 33Ar | 34Ar | 35Ar | 36Ar | ||||||||
| 32K | 33K | 34K | 35K | 36K | 37K | |||||||||
| 34Ca | 35Ca | 36Ca | 37Ca | 38Ca | ||||||||||
| 36Sc | 37Sc | 38Sc | 39Sc | |||||||||||
| 38Ti | 39Ti | 40Ti | ||||||||||||
| 40V | 41V | |||||||||||||
| 41Cr | 42Cr | |||||||||||||
| 42Mn | 43Mn |
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.
Permalink: https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/sauerstoff-isotope.php
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