
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 μmag.
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/μN | 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).
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
Zu den Sauerstoff-Kernen isotone Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; N = Anzahl der Neutronen.
Z: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 |
N | H | He | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn |
4 | 5H | 6He | 7Li | 8Be | 9B | 10C | 11N | 12O | |||||||||||||||||
5 | 6H | 7He | 8Li | 9Be | 10B | 11C | 12N | 13O | 14F | ||||||||||||||||
6 | 8He | 9Li | 10Be | 11B | 12C | 13N | 14O | 15F | 16Ne | ||||||||||||||||
7 | 9He | 10Li | 11Be | 12B | 13C | 14N | 15O | 16F | 17Ne | 18Na | 19Mg | ||||||||||||||
8 | 10He | 11Li | 12Be | 13B | 14C | 15N | 16O | 17F | 18Ne | 19Na | 20Mg | 21Al | 22Si | ||||||||||||
9 | 12Li | 13Be | 14B | 15C | 16N | 17O | 18F | 19Ne | 20Na | 21Mg | 22Al | 23Si | 24P | ||||||||||||
10 | 14Be | 15B | 16C | 17N | 18O | 19F | 20Ne | 21Na | 22Mg | 23Al | 24Si | 25P | 26S | ||||||||||||
11 | 15Be | 16B | 17C | 18N | 19O | 20F | 21Ne | 22Na | 23Mg | 24Al | 25Si | 26P | 27S | 28Cl | |||||||||||
12 | 16Be | 17B | 18C | 19N | 20O | 21F | 22Ne | 23Na | 24Mg | 25Al | 26Si | 27P | 28S | 29Cl | 30Ar | ||||||||||
13 | 18B | 19C | 20N | 21O | 22F | 23Ne | 24Na | 25Mg | 26Al | 27Si | 28P | 29S | 30Cl | 31Ar | 32K | ||||||||||
14 | 19B | 20C | 21N | 22O | 23F | 24Ne | 25Na | 26Mg | 27Al | 28Si | 29P | 30S | 31Cl | 32Ar | 33K | 34Ca | |||||||||
15 | 21C | 22N | 23O | 24F | 25Ne | 26Na | 27Mg | 28Al | 29Si | 30P | 31S | 32Cl | 33Ar | 34K | 35Ca | 36Sc | |||||||||
16 | 22C | 23N | 24O | 25F | 26Ne | 27Na | 28Mg | 29Al | 30Si | 31P | 32S | 33Cl | 34Ar | 35K | 36Ca | 37Sc | 38Ti | ||||||||
17 | 24N | 25O | 26F | 27Ne | 28Na | 29Mg | 30Al | 31Si | 32P | 33S | 34Cl | 35Ar | 36K | 37Ca | 38Sc | 39Ti | 40V | 41Cr | 42Mn | ||||||
18 | 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 18. Januar 2019.
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