Isotop oksigen

Oksigen (₈O) memiliki tiga isotop stabil: ¹⁶O, ¹⁷O, dan ¹⁸O.

Isotop radioaktif oksigen mulai dari ¹¹O hingga ²⁸O juga telah dikarakterisasi, semuanya berumur pendek. Radioisotop yang berumur paling panjang adalah ¹⁵O dengan waktu paruh 122,266(43) detik, sedangkan isotop yang berumur paling pendek adalah ¹¹O dengan waktu paruh 198(12) yoktodetik (meskipun waktu paruh ²⁷O dan ²⁸O yang tidak terikat neutron masih belum diketahui).

Daftar isotop

Isotop stabil

Di akhir kehidupan bintang masif, ¹⁶O terkonsentrasi di kulit N, ¹⁷O di kulit H, dan ¹⁸O di kulit He.

Oksigen alami terbuat dari tiga isotop stabil, ¹⁶O, ¹⁷O, dan ¹⁸O, dengan ¹⁶O yang paling melimpah (99,762% kelimpahan alami). Tergantung pada sumber terestrial, berat atom standarnya bervariasi dalam kisaran [15,99903, 15,99977] (nilai konvensionalnya adalah 15,999).

¹⁶O memiliki kelimpahan relatif dan absolut yang tinggi karena merupakan produk utama evolusi bintang dan karena merupakan isotop primer, artinya ia dapat dibuat oleh bintang yang awalnya hanya hidrogen saja. Kebanyakan ¹⁶O disintesis pada akhir proses fusi helium di bintang; reaksi alfa tripel menciptakan ¹²C, yang menangkap inti ⁴He tambahan untuk menghasilkan ¹⁶O. Proses pembakaran neon akanmenghasilkan ¹⁶O tambahan.

Baik ¹⁷O maupun ¹⁸O adalah isotop sekunder, yang berarti sintesisnya membutuhkan inti biji. ¹⁷O terutama dibuat dengan membakar hidrogen menjadi helium dalam siklus CNO, menjadikannya sebuah isotop umum di zona pembakaran hidrogen bintang. Kebanyakan ¹⁸O dihasilkan ketika ¹⁴N (dihasilkan berlimpah dari pembakaran CNO) menangkap inti ⁴He, menjadi ¹⁸F. ¹⁸F dengan cepat meluruh menjadi ¹⁸O membuat isotop ini umum di zona bintang yang kaya helium. Diperlukan sekitar 10⁹kelvin untuk menggabungkan oksigen menjadi belerang.

Pengukuran rasio ¹⁸O/¹⁶O sering digunakan untuk menginterpretasikan perubahan paleoklimat. Oksigen di udara bumi terdiri dari 99,759% ¹⁶O, 0,037% ¹⁷O dan 0,204% ¹⁸O. Molekul air dengan isotop yang lebih ringan sedikit lebih mungkin untuk menguap dan lebih kecil kemungkinannya untuk jatuh sebagai presipitasi, sehingga air tawar Bumi dan es kutub memiliki sedikit lebih sedikit (0,1981%) ¹⁸O daripada udara (0,204%) atau air laut (0,1995%). Disparitas ini memungkinkan analisis pola suhu melalui inti es bersejarah.

Beberapa sampel padat (organik dan anorganik) untuk rasio isotop oksigen biasanya disimpan dalam cangkir perak dan diukur dengan pirolisis dan spektrometri massa. Para peneliti perlu menghindari penyimpanan sampel yang tidak tepat atau berkepanjangan untuk pengukuran yang akurat.

Nilai massa atom 16 diberikan untuk oksigen sebelum definisi unit massa atom terpadu berdasarkan ¹²C. Karena fisikawan hanya mengacu pada ¹⁶O, sedangkan ahli kimia mengacu pada campuran alami isotop, hal ini menyebabkan skala massa yang sedikit berbeda.

Radioisotop

13 radioisotop oksigen telah dikarakterisasi; yang paling stabil adalah ¹⁵O dengan waktu paruh 122,266(43) detik dan ¹⁴O dengan waktu paruh 70,621(11) detik. Semua radioisotop yang tersisa memiliki waktu paruh kurang dari 27 detik dan sebagian besar memiliki waktu paruh kurang dari 0,1 detik. ²⁴O memiliki waktu paruh 77,4(4.5) milidetik. Mode peluruhan yang paling umum untuk isotop yang lebih ringan daripada isotop-isotop stabil adalah peluruhan β⁺ menjadi nitrogen, dan yang paling umum untuk isotop yang lebih berat daripada isotop-isotop stabil adalah peluruhan β⁻ menjadi fluorin.

Oksigen-13

¹³O adalah sebuah isotop yang tidak stabil, dengan 8 proton dan 5 neutron. Ia memiliki spin 3/2- dan waktu paruh 8,58(5) milidetik. Massa atomnya adalah 13,024815(10) Da. Ia meluruh menjadi ¹³N melalui penangkapan elektron, dengan energi peluruhan 17,770(10) MeV. Nuklida induknya adalah ¹⁴F.

Oksigen-15

¹⁵O adalah sebuah radioisotop, sering digunakan dalam tomografi emisi positron (positron emission tomography, PET). Ia dapat digunakan, antara lain sebagai, air untuk pencitraan perfusi miokard PET dan untuk pencitraan otak. Ia memiliki massa atom 15,0030656(5), dan waktu paruh 122,266(43) detik. Ini diproduksi melalui pemborbardiran deuteron ¹⁴N menggunakan siklotron.

¹⁵O dan ¹³N diproduksi di udara ketika sinar gama (misalnya dari petir) merobohkan neutron dari ¹⁶O dan ¹⁴N:

¹⁶O + γ → ¹⁵O + n

¹⁴N + γ → ¹³N + n

¹⁵O meluruh menjadi ¹⁵N, memancarkan sebuah positron. Positron dengan cepat menyatu dengan sebuah elektron, menghasilkan dua sinar gama sekitar 511 keV. Setelah sambaran petir, radiasi gama ini padam dengan waktu paruh 2 menit, tetapi sinar gama berenergi rendah ini rata-rata hanya terbang sekitar 90 meter di udara. Bersama dengan sinar yang dihasilkan dari positron dari ¹³N mereka hanya dapat dideteksi selama satu menit atau lebih ketika "awan" ¹⁵O dan ¹³O mengapung, terbawa oleh angin.

Lihat pula

• Efek Dole

• Cook, Gerhard A.; Lauer, Carol M. (1968). "Oxygen". Dalam Clifford A. Hampel. The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation. hlm. 499–512. LCCN 68-29938. 
• Emsley, John (2001). "Oxygen". Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. hlm. 297–304. ISBN 978-0-19-850340-8. 
• Parks, G. D.; Mellor, J. W. (1939). Mellor's Modern Inorganic Chemistry (edisi ke-6th). London: Longmans, Green and Co.