氮的同位素

主要的氮同位素
标准原子质量（英语：Standard atomic weight） (Ar, 标准)	[14.00643, 14.00728]; 传统: 14.007;
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氮（原子量：14.0067(2)）共有17个已知同位素，质量数介于10-25之间，其中有2个是稳定的，其他都具有放射性。天然存在的氮同位素有2个，分别是¹⁴N和¹⁵N，皆为稳定同位素，其中以¹⁴N占天然氮的绝大部分，丰度为99.6%。其他放射性同位素都不出现在自然界中，只有在实验室制造出来过。

图表

符号	Z	N	同位素质量（u） ^{[n 1]}^{[n 2]}	半衰期 ^{[n 2]}	衰变方式^[2]	衰变产物 ^{[n 3]}	原子核自旋^{[n 1]}	相对丰度（莫耳分率）^{[n 2]}	相对丰度的变化量（莫耳分率）
符号	激发能量^{[n 2]}			半衰期 ^{[n 2]}	衰变方式^[2]	衰变产物 ^{[n 3]}	原子核自旋^{[n 1]}	相对丰度（莫耳分率）^{[n 2]}	相对丰度的变化量（莫耳分率）
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%)	12 C	1+
¹²N	7	5	12.0186132(11)	11.000(16) ms	β⁺, α (3.5%)	8 Be ^{[n 4]}	1+
13 N ^{[n 5]}	7	6	13.00573861(29)	9.965(4) min	β⁺	13 C	1/2−
14 N	7	7	14.0030740048(6)	稳定			1+	0.99636(20)	0.99579–0.99654
¹⁵N	7	8	15.0001088982(7)	稳定			1/2−	0.00364(20)	0.00346–0.00421
¹⁶N	7	9	16.0061017(28)	7.13(2) s	β⁻ (99.99%)	16 O	2−
¹⁶N	7	9	16.0061017(28)	7.13(2) s	β⁻, α (.001%)	12 C	2−
¹⁷N	7	10	17.008450(16)	4.173(4) s	β⁻, n (95.0%)	16 O	1/2−
					β⁻ (4.99%)	17 O
					β⁻, α (.0025%)	13 C
¹⁸N	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
¹⁹N	7	12	19.017029(18)	271(8) ms	β⁻, n (54.6%)	18 O	(1/2−)
¹⁹N	7	12	19.017029(18)	271(8) ms	β⁻ (45.4%)	19 O	(1/2−)
²⁰N	7	13	20.02337(6)	130(7) ms	β⁻, n (56.99%)	¹⁹O
²⁰N	7	13	20.02337(6)	130(7) ms	β⁻ (43.00%)	²⁰O
²¹N	7	14	21.02711(10)	87(6) ms	β⁻, n (80.0%)	²⁰O	1/2−#
²¹N	7	14	21.02711(10)	87(6) ms	β⁻ (20.0%)	²¹O	1/2−#
²²N	7	15	22.03439(21)	13.9(14) ms	β⁻ (65.0%)	²²O
²²N	7	15	22.03439(21)	13.9(14) ms	β⁻, n (35.0%)	²¹O
²³N	7	16	23.04122(32)#	14.5(24) ms [14.1(+12−15) ms]	β⁻	²³O	1/2−#

^ ^1.0 ^1.1 画上#号的数据代表没有经过实验的证明，仅为理论推测。
^ ^2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 用括号括起来的数据代表不确定性。
^ 稳定的衰变产物以粗体表示。
^ Immediately decays into two alpha particles for a net reaction of ¹²N -> 3⁴He + e⁺
^ 用于正电子发射计算机断层扫描

氮-13

氮-13是氮的人造放射性同位素之一，半衰期很短，具有高度放射性。氮-13和氧-15可以由伽马射线 (例如从闪电产生) 将氮-14和氧-16的一个中子轰出去而形成：

¹⁴N + γ → ¹³N + n

¹⁶O + γ → ¹⁵O + n

氮-13会衰变成碳-13，并发射一个正电子，半衰期10分钟。这个正电子很快就和一个电子湮灭，放出两个511 keV的光子。在一个闪电过后，这些伽马射线照理来说可以持续10分钟，不过这些低能量伽马射线只能传播90米，所以只能探测到1分钟。¹³N和¹⁵O 组成的"云"会被风吹而漂浮。^[3]

氮-14

氮-14是氮的稳定同位素之一，占了天然氮的99.636%，是最普遍的氮同位素。

氮-14是非常少见的质子和中子数都是奇数的稳定核素（英语：Even and odd atomic nuclei#Odd proton, odd neutron）（都是七个），而且是唯一一个成为该元素最丰富同位素的奇-奇核素。每个质子和中子都贡献了自旋±1/2，形成了自旋为1的氮-14核。

和所有原子序数超过3（锂）的元素一样，氮-14和氮-15在宇宙中的来源是恒星核合成，是碳氮氧循环中的一个必经核素。

氮-14是天然存在的放射性同位素碳-14的来源。在高层大气中，一些宇宙射线造成涉及氮-14的核反应，形成碳-14，会衰变成氮-14，半衰期5730±40年。^[4]

氮-15

氮-15是氮的稳定同位素之一，在自然界中较为稀有，仅占天然氮的0.364%。两种形成氮-15的来源分别是氧-15的正电子发射^[5]和碳-15的贝塔衰变。氮-15是所有同位素中中子俘获截面最低的核素之一。^[6]

氮-15频繁在NMR里被使用（氮-15核磁共振波谱法（英语：Nitrogen-15 NMR spectroscopy））。不像更常见的氮-14，具有整数自旋，因此具有四极矩，¹⁵N的自旋不是整数（3/2）。这为NMR提供了优势，例如更窄的线宽。

氮-15追踪（英语：Nitrogen-15 tracing）是研究氮循环的一个方法。

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参考文献

^ Meija, Juris; et al. 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]. （原始内容存档于2017-02-19）.
^ Teruaki Enoto; et al. 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. [2020-08-09]. （原始内容存档于2020-08-09）.

Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （页面存档备份，存于互联网档案馆）.
Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
- Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （页面存档备份，存于互联网档案馆） (retrieved Sept. 2005).
- David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

[hash-2] 1.0 ^1.1 画上#号的数据代表没有经过实验的证明，仅为理论推测。

[brackets-3] 2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 用括号括起来的数据代表不确定性。

[5] 稳定的衰变产物以粗体表示。

[6] Immediately decays into two alpha particles for a net reaction of ¹²N -> 3⁴He + e⁺

[7] 用于正电子发射计算机断层扫描

[CIAAW2013-1] Meija, Juris; et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 2016, 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.

[4] Universal Nuclide Chart . nucleonica. [2015-09-09]. （原始内容存档于2017-02-19）.

[8] Teruaki Enoto; et al. 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.

[9] Godwin, H. Half-life of radiocarbon. Nature. 1962, 195 (4845): 984. Bibcode:1962Natur.195..984G. doi:10.1038/195984a0.

[10] CRC Handbook of Chemistry and Physics 64th. 1983–1984: B-234.

[11] Evaluated Nuclear Data File (ENDF) Retrieval & Plotting. National Nuclear Data Center. [2020-08-09]. （原始内容存档于2020-08-09）.

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