Hispanopedia WikiEl nitrógeno natural ( 7N ) consta de dos isótopos estables : la gran mayoría (99,62%) del nitrógeno natural es nitrógeno-14, y el resto (0,38%) es nitrógeno-15. También se conocen trece radioisótopos , con masas atómicas que van de 9 a 23, junto con tres isómeros nucleares . Todos estos radioisótopos son de vida corta; el de mayor vida es el 13N con una vida media de 9,965 minutos. Todos los demás tienen vidas medias inferiores a diez segundos. Los isótopos más ligeros que los estables generalmente se desintegran en isótopos de carbono , y los más pesados se desintegran beta en isótopos de oxígeno .
El nitrógeno-13 es un emisor de positrones y uno de los principales isótopos utilizados en las exploraciones PET médicas .
Lista de isótopos
- ↑ m N – Isómero nuclear excitado.
- ↑ () – La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes.
- ↑ # – Masa atómica marcada con # : valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos parcialmente de tendencias de la Superficie de Masa (TMS).
- ↑ Modos de desintegración:
- ↑ Símbolo en negrita como hija – El producto hija es estable.
- ↑ () valor de giro : indica giro con argumentos de asignación débiles.
- ↑ # – Los valores marcados con # no se derivan exclusivamente de datos experimentales, sino al menos parcialmente de las tendencias de los nucleidos vecinos (TNN).
- ↑ Se desintegra por emisión de protones a 8C , que inmediatamente emite dos protones para formar 6Be , que a su vez emite dos protones para formar 4 establesÉl [ 7 ]
- ↑ Inmediatamente se desintegra en dos partículas alfa para una reacción neta de 12 N → 3 4 He + e + .
- ↑ Isótopo de nitrógeno más pesado ligado a partículas, véase Línea de goteo nuclear
Nitrógeno-13
El nitrógeno-13 ( ¹³N ) tiene una vida media de poco menos de diez minutos. Se produce en la atmósfera cuando los rayos gamma (por ejemplo, los de los relámpagos ) desprenden neutrones del nitrógeno-14. [ 8 ]
El 13N se desintegra en 13C , emitiendo un positrón . El positrón se aniquila rápidamente con un electrón, produciendo dos rayos gamma de aproximadamente511 keV . Tras un rayo, esta radiación gamma se atenúa con una vida media de 10 minutos, pero estos rayos gamma de baja energía recorren en promedio solo unos 90 metros en el aire, por lo que pueden detectarse únicamente durante un minuto aproximadamente, mientras la "nube" de 13 N y 15 O pasa flotando, transportada por el viento. [ 9 ]
El nitrógeno-13 juega un papel importante en el ciclo CNO , que es la fuente dominante de energía en las estrellas de la secuencia principal más masivas que 1,5 veces la masa del Sol . [ 10 ]
El nitrógeno-13 se utiliza en la tomografía por emisión de positrones en forma de amoníaco marcado con 13N, por ejemplo, para la obtención de imágenes de perfusión miocárdica . Se puede producir con un ciclotrón médico , utilizando como blanco agua pura con una pequeña cantidad de etanol . Los reactivos son oxígeno-16 (presente como H₂O ) y un protón, y los productos son nitrógeno-13 y una partícula alfa (helio-4).
- 1 H + 16 O → 13 N + 4 He
En esta reacción endotérmica , el protón debe acelerarse para tener una energía total mayor de 5,66 MeV. [ 11 ] La presencia de etanol permite la formación de amoníaco a medida que se produce nitrógeno-13. Existen otras rutas para producir amoníaco marcado con 13N , algunas de las cuales facilitan la cogeneración de otros radionúclidos ligeros para diagnóstico por imagen. [ 12 ] [ 13 ]
Nitrógeno-14
El nitrógeno-14 constituye la gran mayoría del nitrógeno natural, alrededor del 99,62%, y es responsable de la estabilidad de la atmósfera terrestre.
El nitrógeno-14 es uno de los pocos nucleidos estables con un número impar de protones y neutrones (siete de cada uno) y es el único que constituye la mayoría de su elemento. Los protones o neutrones no apareados contribuyen con un espín nuclear semientero , que en este caso es un orbital de espín 1/2 , lo que le da al núcleo un espín magnético total de uno (ya que los espines tienden a alinearse).
Se cree que la fuente original de nitrógeno-14 y nitrógeno-15 en el Universo es la nucleosíntesis estelar , donde se producen como parte del ciclo CNO .
El nitrógeno-14 es la fuente del carbono-14 radiactivo que se produce de forma natural . Algunos tipos de radiación cósmica provocan una reacción nuclear con el nitrógeno-14 en la atmósfera superior de la Tierra, creando carbono-14, que se desintegra de nuevo en nitrógeno-14 con una vida media de5700 años .
Nitrógeno-15
El nitrógeno-15 es un isótopo estable poco común del nitrógeno , que constituye aproximadamente el 0,38%. El nitrógeno-15 presenta una de las secciones transversales de captura de neutrones térmicos más bajas de todos los isótopos. [ 14 ]
El nitrógeno-15 se utiliza frecuentemente en RMN ( espectroscopia de RMN de nitrógeno-15 ). A diferencia del nitrógeno-14, más abundante, que posee un espín nuclear entero y, por lo tanto, un momento cuadrupolar , el 15N tiene un espín nuclear fraccional de un medio, lo que ofrece ventajas para la RMN, como un ancho de línea más estrecho. Dado que la mayoría de los estudios de RMN de nitrógeno analizan un único átomo de nitrógeno en una molécula orgánica, el marcaje isotópico es factible.
El seguimiento con nitrógeno-15 es una técnica utilizada para estudiar el ciclo del nitrógeno .
Nitrógeno-16
El radioisótopo 16N es la principal fuente de radiactividad en el agua de refrigeración de los reactores nucleares refrigerados por agua durante su funcionamiento normal. Se produce a partir de 16O (en agua) mediante una reacción (n,p) , en la que el átomo de 16O captura un neutrón y expulsa un protón. Tiene una vida media corta de 7,13 segundos, pero su desintegración a 16O produce radiación gamma de alta energía (línea principal de 6,13 MeV [ 15 ] ). [ 16 ] Debido a esto, el acceso a las tuberías del sistema de refrigeración primario en un reactor de agua a presión debe restringirse durante el funcionamiento del reactor . [ 16 ] Es un indicador sensible e inmediato de fugas del sistema de refrigeración primario al ciclo de vapor secundario y es el principal medio de detección de dichas fugas. [ 16 ]
Firmas isotópicas
Véase también
Referencias
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- 1 2 3 "Pesos atómicos estándar: Nitrógeno" . CIAAW . 2009.
- ↑ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico de la IUPAC)" . Pure and Applied Chemistry . doi : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .
- ↑ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "Evaluación de la masa atómica AME 2020 (II). Tablas, gráficos y referencias*". Chinese Physics C . 45 (3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
- ↑ Grupo de Datos Nucleares FRIB. "Proyecto de Descubrimiento de Nuclidos, Base de Datos de Isótopos" . doi : 10.11578/frib/2279152 .
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- ↑ "Recuperación y representación gráfica del archivo de datos nucleares evaluados (ENDF)" . Centro Nacional de Datos Nucleares.
- ↑ Centro Nacional de Datos Nucleares . "Base de datos NuDat 3.0" . Laboratorio Nacional de Brookhaven .
- 1 2 3 Neeb, Karl Heinz (1997). La radioquímica de las centrales nucleares con reactores de agua ligera . Berlín-Nueva York: Walter de Gruyter. pág. 227. ISBN 978-3-11-013242-7Archivado del original el 5 de febrero de 2016. Consultado el 20 de diciembre de 2015 .
- Isótopos del nitrógeno
- Nitrógeno
- Listas de isótopos por elemento