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Sauerstoff-17

Daten und Eigenschaften des Isotops O-17.



17O  
8  

Sauerstoff-17 ist ein stabiles Isotop des chemischen Elements Sauerstoff. Der Atomkern des Nulids besteht aus 8 Neutronen und den für das Element spezifischen 8 Protonen; die Summe dieser Nukleonen ergibt sie Massenzahl 17.

Siehe auch: Übersicht über die Sauerstoff-Isotope.

 

Allgemeine Daten

Bezeichnung des Isotops:Sauerstoff-17, O-17Englische Bezeichnung:Oxygen-17Symbol:17OMassenzahl A:17Kernladungszahl Z:8 (= Anzahl der Protonen)Neutronenzahl N:9Isotopenmasse:16,999131757(5) u (Atommasse)Nuklidmasse:16,9947431 u (berechnete Kernmasse ohne Elektronen)Massenexzess:-0,80876 MeV (Massenüberschuss)Massendefekt:0,141452743 u (pro Atomkern)Kernbindungsenergie:131,76238139 MeV (pro Atomkern)
7,75072832 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)
Separationsenergie:SN = 4,14308(0) MeV (Trennungsenergie 1. Neutron)
SP = 13,7816(23) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)
Halbwertszeit:stabilKernspin:5/2+Isobarer Spin:1/2Kernmagnetisches Moment:μ(μN) = -1,893543(10)Ladungsradius:2,6932(75) Femtometer fmSpiegelkern:Fluor-17Entdeckungsjahr:1925

Ausgangsnuklide

Direkte Mutternuklide sind: 17N, 17F.

 

Natürliches Vorkommen

Vergleich der natürlichen Sauerstoff-Isotope inklusive Isotopenhäufigkeit (Stoffmengenanteil am Isotopengemisch in Prozent):

 

Atommasse ArAnteilHalbwertszeitSpin
Sauerstoff
Isotopengemisch
15,999 u100 %
Isotop 16O15,994914620(2) u99,757 %stabil0+
Isotop 17O16,999131757(5) u0,03835(96) %stabil5/2+
Isotop 18O17,999159613(6) u0,2045 %stabil0+

 

NMR-Daten

Nuklearmagnetische Eigenschaften und Daten für das NMR-aktive Nuklid 17O.

Bezeichnung:17O-NMRAnteil:0,03835(96) % [0,0367 - 0,0400 %]Kernspin:5/2+Kernmagnetisches Moment
μ/μN:
-1,893543(10)Gyromagnetisches Verhältnis γ:- 3,6279 · 107 rad T-1 s-1Nuklearer g-Faktor:gl = -0,7574172Quadrupol-Moment Q:- 0,02558(22) barn (100 fm2)Resonanz-Frequenz:v0 = 5,7742 bei 1 TRelative Empfindlichkeit:0,02910 (H0 = const.)
1,5822 (v0 = const.)
[bezogen auf 1H = 1,000]
Referenzsubstanz:Reines Deuteriumoxid (D2O).

Sauerstoff-17 ist zwar ein O-Isotop mit geringer Häufigkeit, aber auf Grund seines Spins das einzige, welches in NMR-Messungen verwendet werden kann (17O-NMR-Spektroskopie). 17O ist mit einer Spinquantenzahl von I = 5/2 quadrupolar und liefert daher breite NMR-Signale. Das negative magnetogyrische Verhältnis γ resultiert aus der Gegenläufigkeit von Kernspin und magnetischem Moment. Für die absolute Empfindlichkeit des 17O ergibt sich unter Einbeziehung der natürlichen Häufigkeit ein Wert von 0,0000108.

Insgesamt ist 17O für die NMR-Spektroskopie wesentlich schwerer zu handhaben, als andere Isotope. Neuere technische Methoden und Entwicklungen haben den Einsatz des Isotops in der Kernspinresonanzspektroskopie jedoch wesentlich erleichert. Insbesondere die NMR-Spektroskopie von Biomolekülen ist in diesem Zusammenhang interessant, da O-Atome häufig als Bindeglieder zwischen verschiedenen Strukturen und funktionellen Gruppierungen auftreten - etwa in Proteinen; und Sauerstoff ist Bestandteil von Wasserstoffbrückenbindungen, so dass sich die 17O-NMR hervorragend zur Untersuchung dreidimensionaler Strukturen - wie der Proteinfaltung - einsetzen läßt [2].

Weitere Anwendungsbeispiele: Untersuchung von Verfahren zur CO2-Abscheidung [3], Untersuchung Kathodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien [4].

 

Isotone und Isobare Kerne

Die folgende Tabelle zeigt zum Nuklid Sauerstoff-17 isotone (gleiche Neutronenzahl N = 9) und isobare (gleiche Nukleonenzahl A = 17) Atomkerne. Natürlich auftretende Isotope sind grün markiert; hellgrün = Radionuklide.

 

OZIsotone N = 9Isobare A = 17
312Li
413Be
514B17B
615C17C
716N17N
817O17O
918F17F
1019Ne17Ne
1120Na17Na
1221Mg
1322Al
1423Si
1524P

 

Externe Daten und Identifikatoren

Energieniveaus:NuDat 17O (Adopted Levels, Gammas)

Literatur und Quellen

[1] - Ioannis P. Gerothanassis:
Oxygen-17 NMR spectroscopy: Basic principles and applications.
In: Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, 56, 2, 95-197, (2010), DOI 10.1016/j.pnmrs.2009.09.002.

[2] - Martin F. Miller; Andreas Pack:
Why Measure 17O? Historical Perspective, Triple-Isotope Systematics and Selected Applications.
In: Reviews in Mineralogy and Geochemistry, (2021), DOI 10.2138/rmg.2021.86.01.

[3] - Srinivasan Muniyappan, Yuxi Lin, Young-Ho Lee, Jin Hae Kim:
17O NMR Spectroscopy: A Novel Probe for Characterizing Protein Structure and Folding.
In: Biology, 10(6), (2021), DOI 10.3390/biology10060453.

[4] - Astrid Berge et al.:
Revealing Carbon Capture Chemistry with 17-Oxygen NMR Spectroscopy.
In: ChemRxiv, (2021), DOI 10.26434/chemrxiv-2021-09vcw.

[5] - Euan N. Bassey, Philip J. Reeves, Ieuan D. Seymour, Clare P. Grey:
17O NMR Spectroscopy in Lithium-Ion Battery Cathode Materials: Challenges and Interpretation.
In: Journal of the American Chemical Society, 144, 41, 18714-18729, (2022), DOI 10.1021/jacs.2c02927.

 


Letzte Änderung am 25.11.2023.


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