El nitrógeno ( N ) tiene 16 isótopos conocidos en masa que van de 10 a 25, y un isómero nuclear , 11 m N. Dos de ellos son estables y están presentes en la naturaleza, nitrógeno-14 ( 14 N) y nitrógeno 15 ( 15 N) , representando el primero casi todo el nitrógeno presente (99,64%). Se utilizan ampliamente para estudios isotópicos, en particular del ciclo del nitrógeno y las redes alimentarias.
Al nitrógeno se le asigna una masa atómica estándar de 14.0067 u .
Todos sus radioisótopos tienen semividas cortas, siendo el nitrógeno 13 ( 13 N) la semivida más larga, 9,965 minutos, todos los demás tienen una semivida inferior a 7,15 segundos y la mayoría entre ellos inferior a 625 ms .
Los isótopos que son más livianos que los isótopos estables generalmente se descomponen en isótopos de carbono , por emisión de protones o positrones (β + ) y los más pesados por desintegración β - en isótopos de oxígeno .
El nitrógeno natural está formado por dos isótopos estables 14 N y 15 N, siendo este último muy menor.
Isótopo | Abundancia
(porcentaje molar) |
Gama de variaciones |
---|---|---|
14 N | 99,636 (20)% | 99.579– 99.654 |
15 N | 0,364 (20)% | 0,346 - 0,421 |
El nitrógeno-13 ( 13 N ) es un isótopo de nitrógeno cuyo núcleo está formado por 7 protones y 6 neutrones. Es un radioisótopo, en particular resultante de la transmutación radiactiva del oxígeno 13 , que se transforma en carbono 13 por emisión de positrones , por lo que se utiliza en la tomografía por emisión de positrones .
El nitrógeno-14 ( 14 N ) es un isótopo de nitrógeno cuyo núcleo está formado por siete protones y siete neutrones. Es uno de los dos isótopos estables del nitrógeno y representa el 99,636% del nitrógeno presente en la Tierra.
El nitrógeno-14 es uno de los pocos isótopos estables con un número impar de protones y neutrones. Cada espín nuclear que contribuye con más o menos 1/2, lo que da como resultado un momento magnético de espín total de 1.
Como todos los elementos más pesados que el boro , se cree que la fuente original de 14 N (y 15 N) en el Universo es la nucleosíntesis estelar , donde se produce durante el ciclo CNO .
El nitrógeno 14 es la fuente del carbono 14 natural: algunas radiaciones cósmicas provocan una reacción nuclear con 14 N en la atmósfera superior, creando 14 C. Este radioisótopo luego se descompone nuevamente en nitrógeno 14 con una vida media de aproximadamente 5.730 años.
El nitrógeno-15 ( 15 N ) es un isótopo de nitrógeno cuyo núcleo está formado por 7 protones y 8 neutrones. Es el segundo de los dos isótopos estables del nitrógeno y representa el 0,364% del nitrógeno presente en la Tierra. Está involucrado en el ciclo CNO, que es el proceso que suministra la mayor parte de la energía de las estrellas más masivas que el Sol.
Este isótopo se utiliza a menudo en la investigación agrícola y médica , por ejemplo, en el experimento Meselson-Stahl , para establecer la naturaleza de la replicación del ADN . Una extensión de esta investigación ha dado lugar al desarrollo de un método de sonda de isótopos estables basado en ADN que permite la observación de los vínculos entre las funciones metabólicas y la identidad taxonómica de los microorganismos en el medio, sin tener que aislar el cultivo. El nitrógeno 15 se usa ampliamente para rastrear minerales compuestos de nitrógeno (especialmente fertilizantes ), y cuando se usa en combinación con otros trazadores isotópicos, es un trazador muy importante para describir la evolución de contaminantes organonitro.
El nitrógeno-15 se utiliza con frecuencia en la espectroscopia de RMN , porque a diferencia del abundante nitrógeno-14 que tiene un espín entero y por lo tanto un momento cuadrupolo, el 15 N tiene un espín de 1/2 - , lo que ofrece ventajas en RMN, como un grosor de línea más delgado . Las proteínas pueden marcarse isotópicamente en el cultivo en un medio que contiene 15 N como única fuente de nitrógeno. El nitrógeno 15 también se puede utilizar para marcar las proteínas en cuantitativo proteómico ( SILAC (en) ).
Además, la relación 15 N / 14 N en un organismo puede dar pistas sobre su dieta, un movimiento ascendente en la cadena alimentaria que tiende a concentrar el isótopo 15 N, de 3 a 4 ‰ en cada etapa de la cadena alimentaria.
El nitrógeno 15 puede ser producido a partir de dos fuentes, por emisión de positrones de oxígeno 15 y por β - decaimiento de carbono 15 .
El nitrógeno 16 ( 16 N ) es el isótopo de nitrógeno inestable cuyo núcleo consta de 7 protones y 9 neutrones. Su período es de 7,13 s. Se descompone en oxígeno 16 emitiendo un electrón y un rayo gamma especialmente energético (10.419 MeV ). Se forma en particular en el corazón de los reactores de agua mediante la activación del oxígeno en el agua por el rápido flujo de neutrones . El nitrógeno gamma es el principal 16 adyacente a la fuente de radiación del sistema primario de reactores de agua . Debido al período muy corto de su emisor, esta radiación desaparece en los primeros momentos después de la parada del reactor.
Símbolo de isótopo |
Z ( p ) | N ( n ) | masa isotópica (u) | Media vida | Modo (s) de decaimiento |
Isótopo (s)
hijo |
Girar
nuclear |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Energía de excitación | |||||||
10 N | 7 | 3 | 10.04165 (43) | 200 (140) × 10 −24 s [2,3 (16) MeV] |
pag | 9 C | (2−) |
11 N | 7 | 4 | 11.02609 (5) | 590 (210) × 10 −24 s [1,58 (+ 75−52) MeV] |
pag | 10 C | 1/2 + |
11 m N | 740 (60) keV | 6,90 (80) × 10 −22 s | 1 / 2− | ||||
12 N | 7 | 5 | 12.0186132 (11) | 11.000 (16) ms | β + (96,5%) | 12 C | 1+ |
β + , α (3,5%) | 8 ser | ||||||
13 N | 7 | 6 | 13.00573861 (29) | 9.965 (4) min | β + | 13 C | 1 / 2− |
14 N | 7 | 7 | 14.0030740048 (6) | Estable | 1+ | ||
15 N | 7 | 8 | 15.0001088982 (7) | Estable | 1 / 2− | ||
16 N | 7 | 9 | 16.0061017 (28) | 7,13 (2) s | β - (99,99%) | 16 O | 2− |
β - , α (0,001%) | 12 C | ||||||
17 N | 7 | 10 | 17.008450 (16) | 4.173 (4) s | 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 | dieciséis | 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 | no | 23 N | |
25 N | 7 | 18 | 25.06066 (54) # | <260 ns | 1 / 2− # |
1 | H | Oye | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Ser | B | VS | NO | O | F | Nació | ||||||||||||||||||||||||
3 | N / A | Mg | Alabama | sí | PAG | S | Cl | Arkansas | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Eso | Carolina del Sur | Ti | V | Cr | Minnesota | Fe | Co | O | Cu | Zn | Georgia | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nótese bien | Mes | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | En | Sn | Sb | Tú | I | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Licenciado en Letras | La | Esto | Pr | Dakota del Norte | Pm | Sm | Tenido | Di-s | Tuberculosis | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Leer | Hf | Tu | W | Re | Hueso | Ir | Pt | A | Hg | Tl | Pb | Bi | Correos | A | Rn |
7 | P. | Real academia de bellas artes | C.A | Th | Pensilvania | U | Notario público | Podría | Soy | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Maryland | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Monte | Ds | Rg | Cn | Nueva Hampshire | Florida | Mc | Lv | Ts | Og |