Azot izotopları

Azot ( N ), 16 sahiptir izotoplar bilinen kütle numarası 10 ile 25 arasında değişen ve bir nükleer izomer , 11m bunların N. iki doğada kararlı ve mevcut olan, nitrojen-14 ( 14 H) ve azot 15 ( 15 H) ilki, mevcut nitrojenin neredeyse tamamını temsil etmektedir (% 99.64). İzotopik çalışmalar, özellikle nitrojen döngüsü ve besin ağları için yaygın olarak kullanılırlar .

Azot 14.0067 standart atom kütlesi atanır u .

Radyoizotoplarının tümü kısa yarı ömürlere sahiptir, en uzun yarılanma ömrüne sahip olan nitrojen-13 ( 13 N) 9.965 dakika, diğerlerinin yarılanma ömrü 7.15 saniyeden azdır ve çoğu 625 ms'den azdır  .

İstikrarlı içine genellikle bozunma izotoplar daha hafif olan izotopları karbon izotopları ile, proton emisyon ya da pozitron emisyon (β + ) ve p ile daha ağır - çürüme içine oksijen izotopları .

Doğal nitrojen

Doğal nitrojen, iki kararlı izotoptan oluşur 14 N ve 15 N, ikincisi çok küçüktür.

İzotop Bolluk

(molar yüzde)

Varyasyon aralığı
14 N % 99,636 (20) 99.579– 99.654
15 N % 0,364 (20) 0,346 - 0,421

Nitrojen 13

Nitrojen-13 ( 13 K ) olan çekirdek 7 proton ve 6 nötronlu azot izotopudur. Bu radyoaktif transmutasyonu özellikle ortaya çıkan bir radyoizotop, bir oksijen 13 dönüşür, karbon 13 ile pozitron emisyon ve kullanılan bu nedenle bir pozitron emisyon tomografisi .

Nitrojen 14

Nitrojen-14 ( 14 K ) olan çekirdek yedi proton ve yedi nötronlu azot izotopudur. Azotun iki kararlı izotopundan biridir ve Dünya'da bulunan nitrojenin% 99.636'sını temsil eder.

Azot-14, tek sayıda hem proton hem de nötron içeren birkaç kararlı izotoptan biridir. Her biri artı veya eksi 1/2 için katkıda bulunan nükleer spin , toplam spin manyetik momenti 1 ile sonuçlanır.

Daha ağır tüm elemanlar gibi bor , özgün kaynak 14 N- (ve 15 Evrenin N) olan yıldız nükleosentez olduğuna inanılan bu sırasında üretilir CNO döngüsü .

Azot 14 kaynağı olan doğal karbon 14 : kozmik ışınım bir neden nükleer reaksiyon ile 14 üst atmosferde, N, oluşturma 14 eski 5.730 yaklaşık yıllık bir yarılanma ömrü ile azot 14 içine daha sonra bozunmaktadır tekrar C Bu radyoizotop ihtiva eder.

Nitrojen 15

Nitrojen-15 ( 15 K ) olan çekirdek 7 proton ve 8 nötronlu azot izotopudur. Azotun iki kararlı izotopundan ikincisidir ve Dünya'da bulunan nitrojenin% 0.364'ünü temsil eder. Bu katılır CNO döngüsü Güneş'ten daha büyük kütleli yıldızların enerjinin çoğu tedarik süreci

Bu izotop genellikle tarımsal ve tıbbi araştırmalarda , örneğin Meselson-Stahl deneyinde , DNA replikasyonunun doğasını belirlemek için kullanılır . Bu araştırmanın bir uzantısı, kültürü izole etmek zorunda kalmadan, metabolik fonksiyonlar ile ortamdaki mikroorganizmaların taksonomik kimliği arasındaki bağlantıların gözlemlenmesine izin veren DNA bazlı kararlı bir izotop prob yönteminin geliştirilmesiyle sonuçlanmıştır. Azot-15, nitrojenden oluşan mineralleri (özellikle gübreler ) izlemek için yaygın olarak kullanılır ve diğer izotopik izleyicilerle birlikte kullanıldığında, kirletici maddelerin evrimini açıklamak için çok önemli bir izleyicidir. Organo-nitro.

Azot, 15 sık kullanılan NMR spektroskopisi için bir tam sayı döndürme ve bu nedenle dört kutuplu bir momente sahip bol miktarda azot 14 farklı olarak, 15 , N, 1/2 bir spine sahip - , ki bu gibi daha ince çizgi kalınlığı NMR'de teklifler avantajlara sahiptirler. Proteinler ihtiva eden bir ortam üzerinde kültürü içinde, izotopik olarak 15 azot tek kaynağı olarak N. Nitrojen 15, proteinleri proteomik kantitatif ( SILAC  (en) ) olarak etiketlemek için de kullanılabilir .

Ayrıca, bir organizmadaki 15 N / 14 N oranı , besin zincirinde 15 N izotopunu , besin zincirinin her aşamasında 3'ten 4'e konsantre etme eğiliminde olan yukarı doğru bir hareket olan diyetiyle ilgili ipuçları verebilir .

Azot, 15 iki kaynaktan üretilebilir pozitron emisyon gelen oksijen 15 tarafından P - çürüme ve karbon 15 .

Nitrojen 16

Azot 16 ( 16 K ) olan çekirdek 7 proton ve 9 nötronlu kararsız azot izotopudur. Süresi 7,13 s. Bir elektron ve özel olarak enerjik bir gama ışını (10.419 MeV ) yayarak oksijene 16 bozunur . Özellikle su reaktörlerinin kalbinde, hızlı nötron akışı ile sudaki oksijenin aktivasyonu ile oluşur . Gama azot birincil sistemin ana 16 bitişik ışıma kaynağı olan su reaktörleri . Vericinin çok kısa süresinden dolayı, bu radyasyon, reaktörün kapanmasını takip eden ilk anlarda kaybolur.


İzotop sembolü		 Z ( p ) N ( n ) izotopik kütle (u) Yarım hayat
Bozunma modları		 İzotop (lar)

oğul

 Çevirmek

nükleer

Uyarma enerjisi
10 N 7 3 10.04165 (43) 200 (140) × 10 −24 sn
[2,3 (16) MeV] 		p 9 C (2−)
11 N 7 4 11.02609 (5) 590 (210) × 10 24 s
[1,58 (+ 75−52) MeV] 		p 10 C 1/2 +
11m K 740 (60) keV 6,90 (80) × 10 −22 sn 1 / 2−
12 N 7 5 12.0186132 (11) 11.000 (16) ms β + (% 96,5) 12 C 1+
β + , α (% 3,5) 8 Ol
13 N 7 6 13.00573861 (29) 9.965 (4) dk β + 13 C 1 / 2−
14 N 7 7 14.0030740048 (6) Kararlı 1+
15 N 7 8 15.0001088982 (7) Kararlı 1 / 2−
16 N 7 9 16.0061017 (28) 7,13 (2) sn β - (% 99,99) 16 O 2−
β - , α (% 0,001) 12 C
17 N 7 10 17.008450 (16) 4,173 (4) sn β - , n (% 95.0) 16 O 1 / 2−
β - (% 4,99) 17 O
β - , α (% 0,0025) 13 C
18 N 7 11 18.014079 (20) 622 (9) ms β - (% 76,9) 18 O 1−
β - , α (% 12,2) 14 C
β - , n (% 10.9) 17 O
19 N 7 12 19.017029 (18) 271 (8) ms β - , n (% 54.6) 18 O (1/2−)
β - (% 45,4) 19 O
20 N 7 13 20.02337 (6) 130 (7) ms β - , n (% 56,99) 19 O
β - (% 43.00) 20 O
21 N 7 14 21.02711 (10) 87 (6) ms β - , n (% 80.0) 20 O 1 / 2− #
β - (% 20.0) 21 O
22 N 7 15 22.03439 (21) 13,9 (14) ms β - (% 65.0) 22 O
β - , n (% 35.0) 21 O
23 N 7 16 23.04122 (32) # 14,5 (24) ms
[14,1 (+ 12−15) ms] 		β - 23 O 1 / 2− #
24 N 7 17 24.05104 (43) # <52 ns değil 23 N
25 N 7 18 25.06066 (54) # <260 ns 1 / 2− #
  1. Nitrojen 14'e ek olarak, tek sayıda proton ve nötron içeren diğer dört kararlı atom döteryum , lityum 6 , bor 10 ve tantal 180m'dir .
  2. Yağda kararlı izotoplar.
  3. Net bir reaksiyon için hemen iki α parçacığına bozunur: 12 N → 3 4 He + e +
  4. Kullanılan pozitron emisyon tomografisi .

Uyarılar

Notlar ve referanslar

  1. Macko, SA (1982). Organik jeokimyasal süreçlerin izleyicileri olarak kararlı nitrojen izotop oranları. Tez Özetleri Uluslararası Bölüm B: Bilim ve Mühendislik [DISS. ABST. INT. PT. B- SCI. & ENG.]., 42 (7), 1982 ( özet ).
  2. (in) Meselson Bay Stahl FW, "  DNA'nın E. coli'de kopyalanması  " , Proc. Natl. Acad. Sci. USA , cilt.  44,1958, s.  671–682 ( PMID  16590258 , PMCID  528642 , DOI  10.1073 / pnas.44.7.671 , Bibcode  1958PNAS ... 44..671M )
  3. (in) Radajewski S., McDonald IR, Murrell JC, "  Nükleik asitlerin kararlı izotop araştırması: kültürlenmemiş mikroorganizmaların işlevine bir pencere  " , Curr. Opin. Biotechnol , cilt.  14,2003, s.  296–302
  4. Cupples, AM, EA Shaffer, JC Chee-Sanford ve GK Sims. 2007. 15N DNA kararlı izotop araştırması sırasında DNA kaldırma yoğunluğu kayıyor. Microbiological Res. 162: 328-334.
  5. Marsh, KL, GK Sims ve RL Mulvaney. 2005. Toprağa eklenen 14C- ve 15N-etiketli ürenin akıbetiyle ilgili olarak ürenin ototrofik amonyak oksitleyen bakterilere mevcudiyeti. Biol. Fert. Toprak. 42: 137-145.
  6. Bichat, F., GK Sims ve RL Mulvaney. 1999. Atrazinden heterosiklik nitrojenin mikrobiyal kullanımı. Soil Sci. Soc. Am. J. 63: 100-110.
  7. kimya ve fizik CRC EL KİTABI , 64 inci  baskı, 1983-1984; sayfa B-234
  8. (tr) Evrensel Nuclide Tablosu


İlgili Makaleler

Kaynakça


1  H                                                             Hey
2  Li Ol   B VS DEĞİL Ö F Doğmuş
3  Yok Mg   Al Evet P S Cl Ar
4  K O   Sık iğne Ti V Cr Mn Fe Co Veya Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr   Y Zr Nb Pzt Tc Ru Rh Pd Ag CD İçinde Sn Sb Sen ben Xe
6  Cs Ba Bu Pr Nd Pm Sm Vardı Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Okuyun Hf Sizin W Yeniden Kemik Ir Pt Şurada: Hg Tl Pb Bi Po Şurada: Rn
7  Fr Ra AC Th Baba U Np Abilir Am Santimetre Bk Cf Dır-dir Fm Md Hayır Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt DS Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Periyodik tablo içinde izotoplarının