Isotop oksigen
Oksigen (8O) memiliki tiga isotop stabil: 16O, 17O, dan 18O.
| ||||||||||||||||||||||||||||||
| Berat atom standar Ar°(O) |
| |||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Isotop radioaktif oksigen mulai dari 11O hingga 28O juga telah dikarakterisasi, semuanya berumur pendek. Radioisotop yang berumur paling panjang adalah 15O dengan waktu paruh 122,266(43) detik, sedangkan isotop yang berumur paling pendek adalah 11O dengan waktu paruh 198(12) yoktodetik (meskipun waktu paruh 27O dan 28O yang tidak terikat neutron masih belum diketahui).
Daftar isotop
sunting| Nuklida[2] [n 1] |
Z | N | Massa isotop (Da)[3] [n 2] |
Waktu paruh [lebar resonansi] |
Mode peluruhan [n 3] |
Isotop anak [n 4] |
Spin dan paritas [n 5][n 6] |
Kelimpahan alami (fraksi mol) | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Energi eksitasi | Proporsi normal | Rentang variasi | |||||||||||||||||
| 11O[4] | 8 | 3 | 11,051250(60) | 198(12) ydtk [2,31(14) MeV] |
2p | 9C | (3/2−) | ||||||||||||
| 12O | 8 | 4 | 12,034368(13) | 8,9(3,3) zdtk | 2p | 10C | 0+ | ||||||||||||
| 13O | 8 | 5 | 13,024815(10) | 8,58(5) mdtk | β+ (89,1(2)%) | 13N | (3/2−) | ||||||||||||
| β+p (10,9(2)%) | 12C | ||||||||||||||||||
| 14O | 8 | 6 | 14,008596706(27) | 70,621(11) dtk | β+ | 14N | 0+ | ||||||||||||
| 15O | 8 | 7 | 15,0030656(5) | 122,266(43) dtk | β+ | 15N | 1/2− | ||||||||||||
| 16O[n 7] | 8 | 8 | 15,994914619257(319) | Stabil | 0+ | [0,99738, 0,99776][5] | |||||||||||||
| 17O[n 8] | 8 | 9 | 16,999131755953(692) | Stabil | 5/2+ | [0,000367, 0,000400][5] | |||||||||||||
| 18O[n 7][n 9] | 8 | 10 | 17,999159612136(690) | Stabil | 0+ | [0,00187, 0,00222][5] | |||||||||||||
| 19O | 8 | 11 | 19,0035780(28) | 26,470(6) dtk | β− | 19F | 5/2+ | ||||||||||||
| 20O | 8 | 12 | 20,0040754(9) | 13,51(5) dtk | β− | 20F | 0+ | ||||||||||||
| 21O | 8 | 13 | 21,008655(13) | 3,42(10) dtk | β− | 21F | (5/2+) | ||||||||||||
| β−n ?[n 10] | 20F ? | ||||||||||||||||||
| 22O | 8 | 14 | 22,009970(60) | 2,25(9) dtk | β− (> 78%) | 22F | 0+ | ||||||||||||
| β−n (< 22%) | 21F | ||||||||||||||||||
| 23O | 8 | 15 | 23,015700(130) | 97(8) mdtk | β− (93(2)%) | 23F | 1/2+ | ||||||||||||
| β−n (7(2)%) | 22F | ||||||||||||||||||
| 24O | 8 | 16 | 24,019860(180) | 77,4(4,5) mdtk | β− (57(4)%) | 24F | 0+ | ||||||||||||
| β−n (43(4)%) | 23F | ||||||||||||||||||
| 25O | 8 | 17 | 25,029340(180) | 5,18(35) zdtk | n | 24O | 3/2+# | ||||||||||||
| 26O | 8 | 18 | 26,037210(180) | 4,2(3,3) pdtk | 2n | 24O | 0+ | ||||||||||||
| 27O | 8 | 19 | 27,047960(540)# | < 260 ndtk | n ?[n 10] | 26O ? | 3/2+# | ||||||||||||
| 2n ?[n 10] | 25O ? | ||||||||||||||||||
| 28O | 8 | 20 | 28,055910(750)# | < 100 ndtk | 2n ?[n 10] | 26O ? | 0+ | ||||||||||||
| β− (0%) | 28F | ||||||||||||||||||
| Header & footer tabel ini: | |||||||||||||||||||
- ^ mO – Isomer nuklir tereksitasi.
- ^ ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
- ^
Mode peluruhan:
n: Emisi neutron p: Emisi proton - ^ Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
- ^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
- ^ # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
- ^ a b Rasio antara 16O dan 18O digunakan untuk menyimpulkan suhu kuno.
- ^ Dapat digunakan dalam studi NMR jalur metabolisme.
- ^ Dapat digunakan dalam mempelajari jalur metabolisme tertentu.
- ^ a b c d Mode peluruhan yang ditunjukkan secara energetik diperbolehkan, tetapi belum diamati secara eksperimental terjadi di nuklida ini.
Isotop stabil
sunting
Oksigen alami terbuat dari tiga isotop stabil, 16O, 17O, dan 18O, dengan 16O yang paling melimpah (99,762% kelimpahan alami). Tergantung pada sumber terestrial, berat atom standarnya bervariasi dalam kisaran [15,99903, 15,99977] (nilai konvensionalnya adalah 15,999).
16O memiliki kelimpahan relatif dan absolut yang tinggi karena merupakan produk utama evolusi bintang dan karena merupakan isotop primer, artinya ia dapat dibuat oleh bintang yang awalnya hanya hidrogen saja.[6] Kebanyakan 16O disintesis pada akhir proses fusi helium di bintang; reaksi alfa tripel menciptakan 12C, yang menangkap inti 4He tambahan untuk menghasilkan 16O. Proses pembakaran neon akanmenghasilkan 16O tambahan.[6]
Baik 17O maupun 18O adalah isotop sekunder, yang berarti sintesisnya membutuhkan inti biji. 17O terutama dibuat dengan membakar hidrogen menjadi helium dalam siklus CNO, menjadikannya sebuah isotop umum di zona pembakaran hidrogen bintang.[6] Kebanyakan 18O dihasilkan ketika 14N (dihasilkan berlimpah dari pembakaran CNO) menangkap inti 4He, menjadi 18F. 18F dengan cepat meluruh menjadi 18O membuat isotop ini umum di zona bintang yang kaya helium.[6] Diperlukan sekitar 109 kelvin untuk menggabungkan oksigen menjadi belerang.[7]
Pengukuran rasio 18O/16O sering digunakan untuk menginterpretasikan perubahan paleoklimat. Oksigen di udara bumi terdiri dari 99,759% 16O, 0,037% 17O dan 0,204% 18O.[8] Molekul air dengan isotop yang lebih ringan sedikit lebih mungkin untuk menguap dan lebih kecil kemungkinannya untuk jatuh sebagai presipitasi,[9] sehingga air tawar Bumi dan es kutub memiliki sedikit lebih sedikit (0,1981%) 18O daripada udara (0,204%) atau air laut (0,1995%). Disparitas ini memungkinkan analisis pola suhu melalui inti es bersejarah.
Beberapa sampel padat (organik dan anorganik) untuk rasio isotop oksigen biasanya disimpan dalam cangkir perak dan diukur dengan pirolisis dan spektrometri massa.[10] Para peneliti perlu menghindari penyimpanan sampel yang tidak tepat atau berkepanjangan untuk pengukuran yang akurat.[10]
Nilai massa atom 16 diberikan untuk oksigen sebelum definisi unit massa atom terpadu berdasarkan 12C.[11] Karena fisikawan hanya mengacu pada 16O, sedangkan ahli kimia mengacu pada campuran alami isotop, hal ini menyebabkan skala massa yang sedikit berbeda.
Radioisotop
sunting13 radioisotop oksigen telah dikarakterisasi; yang paling stabil adalah 15O dengan waktu paruh 122,266(43) detik dan 14O dengan waktu paruh 70,621(11) detik. Semua radioisotop yang tersisa memiliki waktu paruh kurang dari 27 detik dan sebagian besar memiliki waktu paruh kurang dari 0,1 detik. 24O memiliki waktu paruh 77,4(4.5) milidetik. Mode peluruhan yang paling umum untuk isotop yang lebih ringan daripada isotop-isotop stabil adalah peluruhan β+ menjadi nitrogen, dan yang paling umum untuk isotop yang lebih berat daripada isotop-isotop stabil adalah peluruhan β− menjadi fluorin.
Oksigen-13
sunting13O adalah sebuah isotop yang tidak stabil, dengan 8 proton dan 5 neutron. Ia memiliki spin 3/2- dan waktu paruh 8,58(5) milidetik. Massa atomnya adalah 13,024815(10) Da. Ia meluruh menjadi 13N melalui penangkapan elektron, dengan energi peluruhan 17,770(10) MeV. Nuklida induknya adalah 14F.
Oksigen-15
sunting15O adalah sebuah radioisotop, sering digunakan dalam tomografi emisi positron (positron emission tomography, PET). Ia dapat digunakan, antara lain sebagai, air untuk pencitraan perfusi miokard PET dan untuk pencitraan otak.[12][13] Ia memiliki massa atom 15,0030656(5), dan waktu paruh 122,266(43) detik. Ini diproduksi melalui pemborbardiran deuteron 14N menggunakan siklotron.[14]
15O dan 13N diproduksi di udara ketika sinar gama (misalnya dari petir) merobohkan neutron dari 16O dan 14N:[15]
- 16O + γ → 15O + n
- 14N + γ → 13N + n
15O meluruh menjadi 15N, memancarkan sebuah positron. Positron dengan cepat menyatu dengan sebuah elektron, menghasilkan dua sinar gama sekitar 511 keV. Setelah sambaran petir, radiasi gama ini padam dengan waktu paruh 2 menit, tetapi sinar gama berenergi rendah ini rata-rata hanya terbang sekitar 90 meter di udara. Bersama dengan sinar yang dihasilkan dari positron dari 13N mereka hanya dapat dideteksi selama satu menit atau lebih ketika "awan" 15O dan 13O mengapung, terbawa oleh angin.[16]
Lihat pula
suntingReferensi
sunting- ^ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ Waktu paruh, mode peluruhan, spin nuklir, dan komposisi isotop bersumber dari:
Kondev, F.G.; Wang, M.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae. - ^ Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*". Chinese Physics C. 45 (3): 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf.
- ^ Webb, T. B.; et al. (2019). "First Observation of Unbound 11O, the Mirror of the Halo Nucleus 11Li". Physical Review Letters. 122 (12): 122501–1–122501–7. arXiv:1812.08880
. Bibcode:2019PhRvL.122l2501W. doi:10.1103/PhysRevLett.122.122501. PMID 30978039.
- ^ a b c "Atomic Weight of Oxygen | Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights". ciaaw.org. Diakses tanggal 2 Juli 2022.
- ^ a b c d B. S. Meyer (19–21 September 2005). "Nucleosynthesis and galactic chemical evolution of the isotopes of oxygen" (PDF). Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute. Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System. Gatlinburg, Tennessee. 9022.
- ^ Emsley 2001, hlm. 297.
- ^ Cook & Lauer 1968, hlm. 500.
- ^ Dansgaard, W (1964). "Stable isotopes in precipitation" (PDF). Tellus. 16 (4): 436–468. Bibcode:1964Tell...16..436D. doi:10.1111/j.2153-3490.1964.tb00181.x.
- ^ a b Tsang, Man-Yin; Yao, Weiqi; Tse, Kevin (2020). Kim, Il-Nam, ed. "Oxidized silver cups can skew oxygen isotope results of small samples". Experimental Results (dalam bahasa Inggris). 1: e12. doi:10.1017/exp.2020.15 . ISSN 2516-712X.
- ^ Parks & Mellor 1939, Chapter VI, Section 7.
- ^ Rischpler, Christoph; Higuchi, Takahiro; Nekolla, Stephan G. (22 November 2014). "Current and Future Status of PET Myocardial Perfusion Tracers". Current Cardiovascular Imaging Reports. 8 (1): 333–343. doi:10.1007/s12410-014-9303-z.
- ^ Kim, E. Edmund; Lee, Myung-Chul; Inoue, Tomio; Wong, Wai-Hoi (2012). Clinical PET and PET/CT: Principles and Applications (dalam bahasa Inggris). Springer. hlm. 182. ISBN 9781441908025.
- ^ "Production of PET Radionuclides". Austin Hospital, Austin Health. Diarsipkan dari versi asli tanggal 15 January 2013. Diakses tanggal 6 December 2012.
- ^ Timmer, John (25 November 2017). "Lightning strikes leave behind a radioactive cloud". Ars Technica (dalam bahasa Inggris).
- ^ Teruaki Enoto; et al. (23 November 2017). "Photonuclear reactions triggered by lightning discharge". Nature. 551 (7681): 481–484. arXiv:1711.08044 . Bibcode:2017Natur.551..481E. doi:10.1038/nature24630. PMID 29168803.
- Cook, Gerhard A.; Lauer, Carol M. (1968). "Oxygen". Dalam Clifford A. Hampel. The Encyclopedia of the Chemical Elements
. New York: Reinhold Book Corporation. hlm. 499–512. LCCN 68-29938. - Emsley, John (2001). "Oxygen". Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. hlm. 297–304. ISBN 978-0-19-850340-8.
- Parks, G. D.; Mellor, J. W. (1939). Mellor's Modern Inorganic Chemistry (edisi ke-6th). London: Longmans, Green and Co.
