نظائر الأكسجين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

للأكسجين (O) ثلاثة نظائر مستقرة وهي أكسجين-16 وأكسجين-17 وأكسجين-18. هنالك العديد من النظائر المشعة للأكسجين التي تتراوح أعداد الكتلة لها بين 12 و 24 وهي قصيرة العمر. أطول هذه النظائر المشعة عمراً هو النظير أكسجين-15 15O الذي له عمر نصف 122.24 ثانية، في حين أن أقصرها هو النظير أكسجين-12 بعمر نصف قدره 580×10−24 ثانية.

النظائر المستقرة[عدل]

يتكون الأكسجين الطبيعي من ثلاثة نظائر مستقرة، وهي أكسجين-16 16O وأكسجين-17 17O وأكسجين-18 18O. يعد أكسجين-16 النظير الأكثر وفرة من بين نظائر الأكسجين (99.762 ٪).

تعد الوفرة النسبية والمطلقة للنظير 16O عالية لأنه منتج رئيسي لتطور النجوم، ولأنه نظير أولي، أي أنه يمكن أن يصنع في النجوم التي هي أصلاً مكونة من الهيدروجين.[1]

أغلب 16O تشكّل في نهاية عملية تخليق العناصر في النجوم، حيث يشكل تفاعل ألفا الثلاثي كربون-12 12C والذي يلتقط جسيم ألفا إضافي 4He ليعطي 16O، بالإضافة إلى عملية احتراق النيون.[1]

كلا 17O و 18O هي نظائر ثانوية، مما يعني أن الاصطناع النووي لها يتطلب وجود نواة بذرة لذلك. يتشكل أكسجين-17 17O بشكل أساسي من احتراق الهيدروجين إلى الهيليوم خلال دورة كربون-نيتروجين-أكسجين، مما يجعله نظيراً شائعاً في مناطق احتراق الهيدروجين في النجوم. ينتج معظم أكسجين-18 18O عندما يلتقط نيتروجين-14 14N نواة 4He مما يجعل وجوده محتملاً في المناطق الغنية بالهيليوم في النجوم.

تستخدم نسبة النظير أكسجين-16 16O إلى أكسجين-18 18O في تقييم التغيرات المناخية في علم المناخ القديم. بما أن جزيئات الماء الحاوية على النظائر الأخف من الأكسجين لها قدرة أكبر على التبخر وعلى التساقط،[2] فإن الماء العذب من الثلج القطبي يحوي نسبة أقل من النظير أكسجين-18 (0.1981%) مقارنة مع الهواء (0.204%) ومياه البحار (0.1995%).

النظائر المشعة[عدل]

هنالك أربع عشر نظيراً مشعاً للأكسجين، أكثرها ثباتاً: النظير أكسجين-15 15O بعمر نصف 122.24 ثانية والنظير 14O بعمر نصف 70.606 ثانية[3]. لباقي النظائر المشعة أعمار نصف أقل من 27 ثانية، وأغلبها لها عمر نصف أقل من 83 ميلي ثانية.

أكثر نمط اضمحلال اشعاعي للنظائر الأخف من النظائر الثابتة (أقل من 16) هو إصدار البوزيترونات إلى النيتروجين بالإضافة إلى اضمحلال بيتا إلى الفلور.

جدول النظائر[عدل]

الرمز Z(ب) N(ن) كتلة النظير (u) عمر النصف نمط
الاضمحلال[4]
ناتج
الاضمحلال[n 1]
لف
مغزلي
تركيب
النظائر
التمثيلي
(كسر مولي)
مجال التفاوت
الطبيعي
(كسر مولي)
12O 8 4 12.034405 580×10−24 s
[0.40 ميغا إلكترون فولت]
2p 60.0% 10C 0+
p 40.0% 11N
13O 8 5 13.024812 8.58 ميلي ثانية β+ 89.1% 13N (3/2-)
β+, p 10.9% 12C
14O 8 6 14.00859625 70.598 ثانية β+ 14N 0+
15O 8 7 15.0030656 122.24 ثانية β+ 15N 1/2-
16O [n 2] 8 8 15.99491461956 مستقر 0+ 0.99757 0.99738-

0.99776

17O [n 3] 8 9 16.99913170 مستقر 5/2+ 3.8×10−4 3.7×10−4-

4.0×10−4

18O [n 2][n 4] 8 10 17.9991610 مستقر 0+ 2.05×10−3 1.88×10−3-

2.22×10−3

19O 8 11 19.003580 26.464 ثانية β 19F 5/2+
20O 8 12 20.0040767 13.51 ثانية β 20F 0+
21O 8 13 21.008656 3.42 ثانية β 21F (1/2,3/2,5/2)+
22O 8 14 22.00997 2.25 ثانية β 78.0% 22F 0+
β, n 22.0% 21F
23O 8 15 23.01569 82 ميلي ثانية β, n 57.99% 22F 1/2+#
β 42.0% 23F
24O 8 16 24.02047 65 ميلي ثانية β, n 57.99% 23F 0+
β 42.01% 24F
26O 8 18 40 نانو ثانية [5][6] β 26F
n 25O
  1. ^ النظائر المستقرة بالخط الغليظ
  2. ^ أ ب النسبة بين 16O و 18O تستخدم في تقييم المعطيات في علم المناخ القديم
  3. ^ يستخدم في دراسات مطيافية الرنين المغناطيسي النووي لتحديد الطرق الاستقلابية
  4. ^ يستخدم في دراسة الطرق الاستقلابية

المراجع[عدل]

  1. ^ أ ب B. S. Meyer(September 19–21, 2005). "Nucleosynthesis and galactic chemical evolution of the isotopes of oxygen"in Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System.Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute. 9022. 
  2. ^ Dansgaard, W (1964) Stable isotopes in precipitation. Tellus 16, 436-468
  3. ^ K. L. Barbalace. "Periodic Table of Elements: O - Oxygen". EnvironmentalChemistry.com. اطلع عليه بتاريخ 2007-12-17. 
  4. ^ http://www.nucleonica.net/unc.aspx
  5. ^ http://www.nscl.msu.edu/~thoennes/isotopes/additional-isotopes-2012.pdf
  6. ^ http://education.jlab.org/itselemental/iso008.html