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氮同位素

氮同位素，是一種化學物質。

氮同位素物質簡介

氮是有機物主要組成元素，構成植物蛋白質、葉綠素、酶和多種維生素的主要成分，影響生物的代謝活動。

氮穩定同位素沒有放射性，在標記物合成及處理都比較簡單，不衰變，不輻射分解，不污染環境，不需採取防護措施，沒有毒性。

氮的放射性同位素半衰期短，，隨着檢測技術的進步，在農業、生命科學、醫學、藥學、環境科學研究中已得到廣泛的應用，顯示出它的重要性。

符號	Z（p ）	N（n ）	同位素質量（u）	半衰期	衰變方式^[2]	衰變產物^{[n 1]}	原子核自旋	相對丰度（莫耳分率）	相對丰度的變化量（莫耳分率）
激發能量	-	-	-	-	-	-	-	-	-
¹⁰N	7	3	10.04165(43)	200(140)×10⁻²⁴ s [2.3(16) MeV]	p	9 C	(2−)	-	-
¹¹N	7	4	11.02609(5)	590(210)×10⁻²⁴ s [1.58(+75−52) MeV]	p	10 C	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+	-	-
β⁺, α (3.5%)	8 Be^{[n 2]}	-	-	-	-	-	-	-	-
13 N^{[n 3]}	7	6	13.00573861(29)	9.965(4) min	β⁺	13C	1/2−	-	-
14 N	7	7	14.0030740048(6)	穩定	1+	0.99636(20)	0.99579–0.99654	-	-
¹⁵N	7	8	15.0001088982(7)	穩定	1/2−	0.00364(20)	0.00346–0.00421	-	-
¹⁶N	7	9	16.0061017(28)	7.13(2) s	β⁻ (99.99%)	16O	2−	-	-
β⁻, α (.001%)	12C	-	-	-	-	-	-	-	-
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%)	14 C	-	-	-	-	-	-	-	-
β⁻, n (10.9%)	17O	-	-	-	-	-	-	-	-
¹⁹N	7	12	19.017029(18)	271(8) ms	β⁻, n (54.6%)	18O	(1/2−)	-	-
β⁻ (45.4%)	19 O	-	-	-	-	-	-	-	-
²⁰N	7	13	20.02337(6)	130(7) ms	β⁻, n (56.99%)	¹⁹O	-	-	-
β⁻ (43.00%)	²⁰O	-	-	-	-	--	-	-	-
²¹N	7	14	21.02711(10)	87(6) ms	β⁻, n (80.0%)	²⁰O	1/2−#	-	-
β⁻ (20.0%)	²¹O	-	-	-	-	-	-	-	-
²²N	7	15	22.03439(21)	13.9(14) ms	β⁻ (65.0%)	²²O	-	-	-
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−#	-	-

備註：畫上#號的數據代表沒有經過實驗的證明，只是理論推測而已，而用括號括起來的代表數據不確定性。

主條目：氮-13

氮-13 和氧-15 可以由伽馬射線 (例如從閃電產生) 把氮-14 和氧-16的一箇中子轟出去而成：¹⁴N + γ → ¹³N + n¹⁶O + γ → ¹⁵O + n

氮-13 會衰變成碳-13，併發射一個正電子，半衰期10分鐘。這個正電子很快就和一個電子湮滅，放出兩個 511 keV的光子。在一個閃電過後，這些伽馬射線照理來説可以持續10分鐘，不過這些低能量伽馬射線只能傳播90米，所以只能探測到1分鐘。¹³N 和 ¹⁵O 組成的"雲"會被風吹而漂浮。

氮-14 是兩種穩定的 (非放射性) 氮同位素之一，佔了天然氮的 99.636% 。

氮-14 是非常少見的質子和中子的個數都是奇數的核素 (都是七個) ，而且是唯一一個成為最豐富的核素的奇-奇核素。每個質子和中子都貢獻了自旋 ±1/2，形成了自旋為1的氮-14核。

和所有原子序數超過鋰的元素一樣，氮-14 和氮-15 在宇宙中的來源是恆星核合成，是碳氮氧循環中的一個必經核素。

氮-14 是天然存在的放射性同位素碳-14的來源。在高層大氣中，一些宇宙射線造成涉及氮-14的核反應，形成碳-14，會衰變成氮-14，半衰期 5,730 ± 40 年。

氮-15 是一種稀有的氮的同位素。兩種形成氮-15 的來源分別是氧-15的正電子發射和碳-15的貝塔衰變。氮-15是所有同位素中中子俘獲截面最低的核素之一。

氮-15 頻繁在 NMR 裏被使用(氮-15核磁共振波譜法)。不像更常見的氮-14，具有整數自旋，因此具有四極矩， ¹⁵N 的自旋不是整數（3/2）。這為NMR提供了優勢，例如更窄的線寬。

氮-15追蹤是研究氮循環的一個方法。

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]. （原始內容存檔於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. .

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