氮的同位素

**主要的氮同位素**
标准原子质量 (Ar, 标准)	[14.00643, 14.00728]; 传统: 14.007;
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氮（原子量：14.0067(2)）共有17个同位素，其中有2个是稳定的。

图表

符号	Z（p ）	N（n ）	同位素质量（u）	半衰期	衰变方式^[2]	衰变产物^{[n 1]}	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）
符号	激发能量			半衰期	衰变方式^[2]	衰变产物^{[n 1]}	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）
¹⁰N	7	3	10.04165(43)	200(140)×10⁻²⁴ s [2.3(16) MeV]	p	⁹C	(2−)
¹¹N	7	4	11.02609(5)	590(210)×10⁻²⁴ s [1.58(+75−52) MeV]	p	¹⁰C	1/2+
^11mN	740(60) keV			6.90(80)×10⁻²² s			1/2−
¹²N	7	5	12.0186132(11)	11.000(16) ms	β⁺ (96.5%)	¹²C	1+
¹²N	7	5	12.0186132(11)	11.000(16) ms	β⁺, α (3.5%)	⁸Be^{[n 2]}	1+
¹³N^{[n 3]}	7	6	13.00573861(29)	9.965(4) min	β⁺	¹³C	1/2−
¹⁴N	7	7	14.0030740048(6)	稳定			1+	0.99636(20)	0.99579–0.99654
¹⁵N	7	8	15.0001088982(7)	稳定			1/2−	0.00364(20)	0.00346–0.00421
¹⁶N	7	9	16.0061017(28)	7.13(2) s	β⁻ (99.99%)	¹⁶O	2−
¹⁶N	7	9	16.0061017(28)	7.13(2) s	β⁻, α (.001%)	¹²C	2−
¹⁷N	7	10	17.008450(16)	4.173(4) s	β⁻, n (95.0%)	¹⁶O	1/2−
					β⁻ (4.99%)	¹⁷O
					β⁻, α (.0025%)	¹³C
¹⁸N	7	11	18.014079(20)	622(9) ms	β⁻ (76.9%)	¹⁸O	1−
					β⁻, α (12.2%)	¹⁴C
					β⁻, n (10.9%)	¹⁷O
¹⁹N	7	12	19.017029(18)	271(8) ms	β⁻, n (54.6%)	¹⁸O	(1/2−)
¹⁹N	7	12	19.017029(18)	271(8) ms	β⁻ (45.4%)	¹⁹O	(1/2−)
²⁰N	7	13	20.02337(6)	130(7) ms	β⁻, n (56.99%)	¹⁹O
²⁰N	7	13	20.02337(6)	130(7) ms	β⁻ (43.00%)	²⁰O
²¹N	7	14	21.02711(10)	87(6) ms	β⁻, n (80.0%)	²⁰O	1/2−#
²¹N	7	14	21.02711(10)	87(6) ms	β⁻ (20.0%)	²¹O	1/2−#
²²N	7	15	22.03439(21)	13.9(14) ms	β⁻ (65.0%)	²²O
²²N	7	15	22.03439(21)	13.9(14) ms	β⁻, n (35.0%)	²¹O
²³N	7	16	23.04122(32)#	14.5(24) ms [14.1(+12−15) ms]	β⁻	²³O	1/2−#
²⁴N	7	17	24.05104(43)#	<52 ns	n	²³N
²⁵N	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

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：

¹⁴N + γ → ¹³N + n

¹⁶O + γ → ¹⁵O + 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。¹³N 和 ¹⁵O 组成的"云"会被风吹而漂浮。 ^[3]

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。^[4]

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^[5]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。 ^[6]

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， ¹⁵N 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。

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注释

↑ Bold for stable isotopes
↑ Immediately decays into two alpha particles for a net reaction of ¹²N -> 3⁴He + e⁺
↑ 用于正电子发射计算机断层扫描

参考文献

↑ Meija, Juris; et al. 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].
↑ Teruaki Enoto; et al. 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. [2020-08-09].

Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) . Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683–800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) .
Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties , Nuc. Phys. A 729, pp. 3–128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

[3] Bold for stable isotopes

[4] Immediately decays into two alpha particles for a net reaction of ¹²N -> 3⁴He + e⁺

[5] 用于正电子发射计算机断层扫描

[CIAAW2013-1] Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.

[2] Universal Nuclide Chart. nucleonica. [2015-09-09].

[6] Teruaki Enoto; et al. 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.

[7] Godwin, H. Half-life of radiocarbon. Nature. 1962, 195 (4845): 984. Bibcode:1962Natur.195..984G. doi:10.1038/195984a0.

[8] CRC Handbook of Chemistry and Physics 64th. 1983–1984: B-234.

[9] Evaluated Nuclear Data File (ENDF) Retrieval & Plotting. National Nuclear Data Center. [2020-08-09].

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