氮同位素
氮同位素没有放射性，在标记物合成及处理都比较简单，不衰变，不辐射分解，不污染环境，不需采取防护措施，没有毒性。
- 中文名称 氮同位素
- 外文名称 nitrogen isotope
- 主要有 14N和15N两种氮稳定同位素
- 惟一示踪剂 15N
。
氮是有机物主要组成元素，构成植物蛋白质、叶绿素、酶和多种维生素的主要成分，影响生物的代谢活动。
氮稳定同位素没有放射性，在标记物合成及处理都比较简单，不衰变，不辐射分解，不污染环境，不需采取防护措施，没有毒性。
氮的放射性同位素半衰期短，，随着检测技术的进步，在农业、生命科学、医学、药学、环境科学研究中已得到广泛的应用，显示出它的重要性。
符号 | Z(p ) | N(n ) | 同位素质量(u) | 半衰期 | 衰变 方式 | 衰变 产物 | 原子核 自旋 | 相对丰度 (莫耳分率) | 相对丰度的变化量 (莫耳分率) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
激发能量 | |||||||||
N | 7 | 3 | 10.04165(43) | 200(140)×10 s [2.3(16) MeV] | p | 9 C | (2−) | ||
N | 7 | 4 | 11.02609(5) | 590(210)×10 s [1.58(+75−52) MeV] | p | 10 C | 1/2+ | ||
N | 740(60) keV | 6.90(80)×10 s | 1/2− | ||||||
N | 7 | 5 | 12.0186132(11) | 11.000(16) ms | β (96.5%) | 12C | 1+ | ||
β, α (3.5%) | 8 Be | ||||||||
13 N | 7 | 6 | 13.00573861(29) | 9.965(4) min | β | 13C | 1/2− | ||
14 N | 7 | 7 | 14.0030740048(6) | 稳定 | 1+ | 0.99636(20) | 0.99579–0.99654 | ||
N | 7 | 8 | 15.0001088982(7) | 稳定 | 1/2− | 0.00364(20) | 0.00346–0.00421 | ||
N | 7 | 9 | 16.0061017(28) | 7.13(2) s | β (99.99%) | 16O | 2− | ||
β, α (.001%) | 12C | ||||||||
N | 7 | 10 | 17.008450(16) | 4.173(4) s | β, n (95.0%) | 16O | 1/2− | ||
β (4.99%) | 17O | ||||||||
β, α (.0025%) | 13C | ||||||||
N | 7 | 11 | 18.014079(20) | 622(9) ms | β (76.9%) | 18O | 1− | ||
β, α (12.2%) | 14 C | ||||||||
β, n (10.9%) | 17O | ||||||||
N | 7 | 12 | 19.017029(18) | 271(8) ms | β, n (54.6%) | 18O | (1/2−) | ||
β (45.4%) | 19 O | ||||||||
N | 7 | 13 | 20.02337(6) | 130(7) ms | β, n (56.99%) | O | |||
β (43.00%) | O | ||||||||
N | 7 | 14 | 21.02711(10) | 87(6) ms | β, n (80.0%) | O | 1/2−# | ||
β (20.0%) | O | ||||||||
N | 7 | 15 | 22.03439(21) | 13.9(14) ms | β (65.0%) | O | |||
β, n (35.0%) | O | ||||||||
N | 7 | 16 | 23.04122(32)# | 14.5(24) ms [14.1(+12−15) ms] | β | O | 1/2−# | ||
N | 7 | 17 | 24.05104(43)# | <52 ns | n | N | |||
N | 7 | 18 | 25.06066(54)# | <260 ns | 1/2−# |
备注:画上#号的数据代表没有经过实验的证明，只是理论推测而已，而用括号括起来的代表数据不确定性。
氮-13
主条目:氮-13
氮-13 和氧-15 可以由伽马射线 (例如从闪电产生) 把氮-14 和氧-16的一个中子轰出去而成:N + γ → N + nO + γ → O + n
氮-13 会衰变成碳-13，并发射一个正电子，半衰期10分钟。 这个正电子很快就和一个电子湮灭，放出两个 511 keV的光子。 在一个闪电过后，这些伽马射线照理来说可以持续10分钟， 不过这些低能量伽马射线只能传播90米，所以只能探测到1分钟。N 和 O 组成的"云"会被风吹而漂浮。
氮-14
氮-14 是两种稳定的 (非放射性) 氮同位素之一，占了天然氮的 99.636% 。
氮-14 是非常少见的质子和中子的个数都是奇数的核素 (都是七个) ，而且是唯一一个成为最丰富的核素的奇-奇核素。 每个质子和中子都贡献了自旋 ±1/2，形成了自旋为1的氮-14核。
和所有原子序数超过锂的元素一样，氮-14 和 氮-15 在宇宙中的来源是恒星核合成， 是 碳氮氧循环中的一个必经核素。
氮-14 是天然存在的放射性同位素碳-14的来源。在高层大气中，一些宇宙射线造成涉及氮-14的核反应 ，形成碳-14，会衰变成氮-14， 半衰期 5,730 ± 40 年。
氮-15
氮-15 是一种稀有的氮的同位素。 两种形成氮-15 的来源分别是氧-15的正电子发射和碳-15的贝塔衰变。氮-15是所有同位素中中子俘获截面最低的核素之一。
氮-15 频繁在 NMR 里被使用(氮-15核磁共振波谱法)。 不像更常见的氮-14， 具有整数自旋，因此具有四极矩， N 的自旋不是整数(3/2)。这为NMR提供了优势，例如更窄的线宽。
氮-15追踪是研究氮循环的一个方法。
- Meija, Juris; 等. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- Universal Nuclide Chart. nucleonica. [2015-09-09]. (原始内容存档于2017-02-19). .
- Teruaki Enoto; 等. Photonuclear reactions triggered by lightning discharge. Nature. Nov 23, 2017, 551 (7681): 481–484. Bibcode:2017Natur.551..481E. PMID 29168803. arXiv:1711.08044. doi:10.1038/nature24630.
- Godwin, H. Half-life of radiocarbon. Nature. 1962, 195 (4845): 984. Bibcode:1962Natur.195..984G. doi:10.1038/195984a0.
- CRC Handbook of Chemistry and Physics 64th. 1983–1984: B-234.
- Evaluated Nuclear Data File (ENDF) Retrieval & Plotting. National Nuclear Data Center. .