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酸素（8O）の安定同位体は3種類知られています。16O、17O、そして18O 。放射性同位体は11 O から28 O (質量数 13 から 24 の粒子結合)まで知られており、最も安定なのは15 Oです。Oの半減期は122.27秒、14半減期が70.62秒の¹⁸O 。残りの放射性同位体はすべてさらに寿命が短い。既知の最も重い4つの同位体（最大28）O )中性子放出により24に崩壊半減期が 77 ミリ秒のO 24O 28Ne 24O 28Ne 24O 24O 28Ne 24O 24O2 28Ne 24O2O2 24O2 28O2 24O2 28O2 24O2 28O2 28O2 28O2 24O2 28O2 28O2 28O2 28O2 28O2 28O2 28O2 28O2 28O2 28O2 28O2 28O2 28O2 28O2 2
酸素14（半減期70.62秒）は酸素の2番目に安定な放射性同位体であり、陽電子放出によって窒素14に崩壊する。
酸素14イオンビームは陽子過剰核の研究者にとって興味深いものです。例えば、ミシガン州イーストランシングの希少同位体ビーム施設で行われた初期の実験では、14Nへの陽子照射によって14Oビームが生成され、[ 12 ] [ 13 ]それを用いて電子捕獲遷移の絶対強度が決定されました。
酸素15（半減期122.27秒）は酸素の最も安定した放射性同位体であり、陽電子放出によって窒素15に崩壊する。
これは陽電子放出断層撮影（PET）で使用される酸素の同位体です。PET心筋灌流イメージングや脳イメージングなど、水中で使用できます。[ 14 ] [ 15 ]この用途のために、サイクロトロンを使用して窒素14に重水素を照射することによって生成されます。 [ 16 ]
酸素15と窒素13は、ガンマ線（例えば雷から）が酸素16と窒素14から中性子を叩き出すときに空気中で生成される[ 17 ] 。 [ 18 ]
15Oは15に崩壊する窒素13から陽電子が放出される。陽電子はすぐに電子と対消滅し、約511 keVのガンマ線を2本生成する。落雷後、このガンマ線は半減期2分で減衰するが、これらの低エネルギーガンマ線は平均して空気中を約90メートルしか進まない。窒素13からの陽電子によって生成されるガンマ線と合わせて、これらは15 の「雲」として1分程度しか検出されない可能性がある。Oと13Nは風に運ばれて漂っていく。[ 9 ]
酸素16（記号：16Oまたは168O）は、酸素の安定同位体であり、原子核に8個の中性子と8個の陽子を持つため、二重魔法核種である。酸素の同位体の中で最も豊富に存在し、全酸素の約99.76%を占める。
酸素16の相対存在量と絶対存在量が高いのは、それが恒星進化の主要な生成物であるためです。それは、当初は水素のみで構成されていた星によって生成される可能性があります。[ 19 ]酸素16のほとんどは、星のヘリウム核融合プロセスの最後に合成されます。トリプルアルファプロセスによって炭素12が生成され、それがさらにヘリウム4を捕獲して酸素16を生成します。また、ネオン燃焼プロセスによっても生成されます。
12に基づくダルトンの定義以前にC、1原子質量単位は酸素16原子の質量の16分の1と定義された。[ 20 ]物理学者は16を参照したため化学者が意味していたのは酸素のみであったが、これは同位体の自然な混合を意味しており、結果として質量スケールにわずかな違いが生じた。
酸素17（¹⁷O）は、酸素の3つの安定同位体の中で最も希少で、陸上の水や空気中の同位体存在比は約0.038%（380 ppm）と低い。Oは主にCNOサイクルで水素をヘリウムに燃焼させることで生成されるため、恒星の水素燃焼領域では一般的な同位体である。[ 19 ]
核スピン（+ 5 ⁄ 2 ）を持ち、極端な運動狭窄によって液体水中で磁場に依存しない緩和という好ましい特性を持つ唯一の酸素の安定同位体である17 Oは、高磁場での酸化代謝経路（すなわち、ミトコンドリアでの酸化的リン酸化による17 O 2ガスから代謝的に生成された H 2 17 O 水への変換[ 21 ] ）を追跡するNMR 研究を可能にします。これは、磁気共鳴で最も一般的に使用される原子核であるプロトン/水素とは対照的に、低存在量、低回転磁気比、および高速四極横緩和による低 SNR を克服するために必要な要件です。
原子炉冷却材として使用される水は、強い中性子束にさらされます。天然水には0.038%の酸素17が含まれていますが、重水は偶然にもこの同位体が約0.055%濃縮されています。さらに、中性子束は冷却水中の酸素16を中性子捕獲によって酸素17に徐々に変換し、その濃度を高めます。中性子束は冷却水中の酸素17（はるかに大きな断面積を持つ）を、環境に放出される可能性のある望ましくない生成物である炭素14に徐々に変換します。
トリチウム除去施設の中には、水の酸素を天然の酸素（主に16O ）に置き換えることで、 14Cの生成を減らすという付加的な利点を得ているところもある。[ 22 ] [ 23 ]
この同位体は、1925年にラザフォードの研究室でパトリック・ブラケットによって最初に仮説が立てられ、その後画像化されました。 [ 24 ]これは、1917年から1919年にかけてフレデリック・ソディとアーネスト・ラザフォードによって行われた、 14Nと4He2 +の最初の人為的核変換の産物でした。[ 25 ]地球の大気中におけるその存在は、後に1929年にジャウクとジョンソンによって吸収スペクトルで検出され、[ 26 ]自然界に存在することが実証されました。
酸素18（18）O、Ω [ 27 ] ) は酸素の安定同位体の 1 つで、存在量は約 0.20% であり、環境同位体の 1 つと考えられています。Oは14のときに生成されますN（CNO燃焼によって豊富に生成される）は4を捕捉する彼は核となり、18歳になったF 。このベータ崩壊は急速に（半減期約110分） 18にOは、恒星のヘリウムが豊富な領域でその同位体が一般的である。[ 19 ]酸素を硫黄に融合させるには、10 9ケルビン程度の温度が必要である。[ 28 ]
フッ素18は通常、サイクロトロンまたは線形加速器で生成された高エネルギー（約18 MeV）陽子で18O濃縮水を照射することにより生成され、フッ化物イオンとして18Fを含む水溶液が得られます。この溶液は、標識分子の迅速な合成に使用され、多くの場合、フッ素原子がヒドロキシ基を置換します。標識分子または放射性医薬品は、高エネルギー陽子放射線によって分子が破壊されるため、放射性フッ素が生成された後に合成する必要があります。陽電子放出断層撮影センターでは、 18F標識フルオロデオキシグルコース（FDG）のオンサイト製造のために、大量の酸素18濃縮水が使用されます。 [ 29 ]
18O / 16O比（ δ18Oとして知られる）の測定O ) は古気候学でよく使用されます。軽い同位体を持つ水分子は蒸発しやすく、降水として落下しにくいため、地球の淡水と極地の氷はわずかに (0.1981% ) 18O空気より (0.204%）または海水（0.1995%）。[ 30 ]この差異により、氷床コアの分析を通じて過去の気温パターンを研究することが可能になります。極域における大気循環と高度が大きく変化していないと仮定すると、氷の形成温度は、異なる温度で知られている水の相間の平衡分画として計算できます。大気中の水が赤道から極に向かって移動するにつれて、水分子もレイリー分画を受け、その結果、 18が徐々に減少します。O、またはより低いδ 18O値。[ 31 ]
δ 18O比は、特定の種類の化石の古温度測定にも使用できます。使用される化石材料は一般的に方解石またはアラゴナイトですが、 SHRIMPを使用してリン酸塩化石の酸素同位体古温度測定も行われています。[ 32 ]地質時代の海洋温度を決定するには、異なる地層にある同じ種の複数の化石を測定し、それらの間の差が長期的な変化を示します。[ 33 ]
18Oは、海産物の産地である海洋の組成や温度を追跡するためにも使用されている。[ 34 ]
植物の光呼吸の研究において、大気を酸素18で標識することで、光呼吸経路による酸素の消費量を測定することができる。O2はOの一方向フラックスを示す2吸収がある一方で、正味の光合成は16 であるO2進化。産業革命以前の大気下では、ほとんどの植物が光呼吸によって光合成で生成された酸素の半分を再吸収することが実証された。その後、大気中に酸素が存在することで光合成の収量が半分になった。 [ 35 ] [ 36 ]
酸素20の半減期は13.51 ± 0.05 秒で、β −崩壊により20 Fに崩壊する。これは、既知のクラスター崩壊放出粒子の 1 つであり、分岐比が約228 Thの崩壊で放出される。(1.13 ± 0.22) × 10 −13 . [ 37 ]
酸素以外の娘製品
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