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Stickstoff-13

Daten und Eigenschaften des Isotops N-13.



13N  
7  

13N ist ein Radioisotop des Elements Stickstoff mit einer Halbwertszeit von knapp 10 Minuten.

Das Radionuklid tritt im so genannten Bethe-Weizsäcker-Zyklus oder CNO-Zyklus (CNO für Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff) auf, eine der acht Fusionsreaktionen des Wasserstoffbrennens der Sonne bzw. der Sterne, in denen Wasserstoff in Helium umgewandelt wird. N-13 tritt hier als instabiles Zwischenprodukt auf, das nach kurzer Zeit unter Aussendung eines Positrons e+ und eines Elektronneutrinos νe zerfällt:

12C + 1H → 13N + γ + 1,95 MeV (Reaktionszeit: 1,3 × 107 Jahre),

13N → 13C + e+ + νe + 1,37 MeV (Reaktionszeit: 1,3 × 10-5 Jahre.

In der Erdatmosphäre bildet sich kurzfristig Stickstoff-13 bei den Kernreaktionen, die durch Blitze verursacht werden.

In der Medizin werden 13N-markierte Verbindungen zur Positronenemissionstomographie (PET) eingesetzt. Auf Grund der kurzen Halbwertszeit werden die entsprechenden Substanzen vor Ort in einem Zyklotron generiert:

1H + 16O → 13N + 4He.

Das Proton 1H muss auf eine kinetische Energie von 5,55 MeV oder etwas aufweisen. Die Kernreaktion ist endotherm - d. h. die Masse der Produkte ist größer als die der Reaktanten; daher muss Energie zugeführt werden, die in Masse umgewandelt wird.

Siehe auch: Übersicht über die Stickstoff-Isotope.

 

Allgemeine Daten

Bezeichnung des Isotops:Stickstoff-13, N-13Englische Bezeichnung:Nitrogen-13Symbol:13NMassenzahl A:13Kernladungszahl Z:7 (= Anzahl der Protonen)Neutronenzahl N:6Isotopenmasse:13,00573861(28) u (Atommasse)Nuklidmasse:13,0018986 u (berechnete Kernmasse ohne Elektronen)Massenexzess:5,34548 MeV (Massenüberschuss)Massendefekt:0,10102611 u (pro Atomkern)Kernbindungsenergie:94,10521531 MeV (pro Atomkern)
7,23886272 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)
Separationsenergie:SN = 20,0639(10) MeV (Trennungsenergie 1. Neutron)
SP = 1,94349(27) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)
Halbwertszeit:9,965(4) MinutenZerfallskonstante λ:0,0011593028609466 s-1Kernspin:1/2-Isobarer Spin:1/2Entdeckungsjahr:1934

 

Radioaktiver Zerfall

Mittlere β+-Dosis: 0,49085(12) MeV / Bq·s; Energie: 0,49182(12) MeV; Intensität 99,8036(20) %.

Halbwertszeit HWZ = 9,965(4) Minuten bzw. 5,979 × 102 Sekunden s.

ZerfallProduktAnteilZerfallsenergieγ-Energie
(Intensität)
β+ zu13C100 %2,22047(27) MeV

Ausgangsnuklide

Direktes Mutternuklid ist: 13O.

 

Strahlenschutz

Die Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) führt für das Isotop Stickstoff-13 folgende Freigrenzen, Freigabewerte sowie andere Werte als radioaktive bzw. hochradioaktive Strahlenquelle auf (Weitere Daten, Erläuterungen: siehe dort):

Bezeichnung:N-13Freigenze:109 BqFreigenze pro Gramm:100 Bq/g
Uneingeschränkte Freigabe von festen und flüssigen Stoffen.
Aktivität HRQ:0,06 TBqHalbwertszeit:< 10 Minuten

 

Isotone und Isobare Kerne

Die folgende Tabelle zeigt zum Nuklid Stickstoff-13 isotone (gleiche Neutronenzahl N = 6) und isobare (gleiche Nukleonenzahl A = 13) Atomkerne. Natürlich auftretende Isotope sind grün markiert; hellgrün = Radionuklide.

 

OZIsotone N = 6Isobare A = 13
17H
28He
39Li
410Be13Be
511B13B
612C13C
713N13N
814O13O
915F
1016Ne

 

Externe Daten und Identifikatoren

CAS-Nummer:13981-22-1Energieniveaus:NuDat 13N (Adopted Levels, Gammas)

Literatur und Quellen

[1] - Teruaki Enoto et al.:
Photonuclear reactions triggered by lightning discharge.
In: Nature, (2017), DOI 10.1038/nature24630.

[2] - Vanessa Gómez-Vallejo, Luka Rejc, Fernando López-Gallego, Jordi Llop:
The Radiopharmaceutical Chemistry of Nitrogen-13 and Oxygen-15.
In: Radiopharmaceutical Chemistry, (2019), DOI 10.1007/978-3-319-98947-1_13.

 


Letzte Änderung am 11.10.2020.


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