نظائر الأكسجين

للأكسجين (O) ثلاثة نظائر مستقرة وهي أكسجين-16 وأكسجين-17 وأكسجين-18. هنالك العديد من النظائر المشعة للأكسجين التي تتراوح أعداد الكتلة لها بين 12 و 24 وهي قصيرة العمر. أطول هذه النظائر المشعة عمراً هو النظير أكسجين-15 ¹⁵O الذي له عمر نصف 122.24 ثانية، في حين أن أقصرها هو النظير أكسجين-12 بعمر نصف قدره 580×10⁻²⁴ ثانية.

النظائر المستقرة

يتكون الأكسجين الطبيعي من ثلاثة نظائر مستقرة، وهي أكسجين-16 ¹⁶O وأكسجين-17 ¹⁷O وأكسجين-18 ¹⁸O. يعد أكسجين-16 النظير الأكثر وفرة من بين نظائر الأكسجين (99.762 ٪).

تعد الوفرة النسبية والمطلقة للنظير ¹⁶O عالية لأنه منتج رئيسي لتطور النجوم، ولأنه نظير أولي، أي أنه يمكن أن يصنع في النجوم التي هي أصلاً مكونة من الهيدروجين.

أغلب ¹⁶O تشكّل في نهاية عملية تخليق العناصر في النجوم، حيث يشكل تفاعل ألفا الثلاثي كربون-12 ¹²C والذي يلتقط جسيم ألفا إضافي ⁴He ليعطي ¹⁶O، بالإضافة إلى عملية احتراق النيون.

كلا ¹⁷O و ¹⁸O هي نظائر ثانوية، مما يعني أن الاصطناع النووي لها يتطلب وجود نواة بذرة لذلك. يتشكل أكسجين-17 ¹⁷O بشكل أساسي من احتراق الهيدروجين إلى الهيليوم خلال دورة كربون-نيتروجين-أكسجين، مما يجعله نظيراً شائعاً في مناطق احتراق الهيدروجين في النجوم. ينتج معظم أكسجين-18 ¹⁸O عندما يلتقط نيتروجين-14 ¹⁴N نواة ⁴He مما يجعل وجوده محتملاً في المناطق الغنية بالهيليوم في النجوم.

تستخدم نسبة النظير أكسجين-16 ¹⁶O إلى أكسجين-18 ¹⁸O في تقييم التغيرات المناخية في علم المناخ القديم. بما أن جزيئات الماء الحاوية على النظائر الأخف من الأكسجين لها قدرة أكبر على التبخر وعلى التساقط، فإن الماء العذب من الثلج القطبي يحوي نسبة أقل من النظير أكسجين-18 (0.1981%) مقارنة مع الهواء (0.204%) ومياه البحار (0.1995%).

النظائر المشعة

هنالك أربع عشر نظيراً مشعاً للأكسجين، أكثرها ثباتاً: النظير أكسجين-15 ¹⁵O بعمر نصف 122.24 ثانية والنظير ¹⁴O بعمر نصف 70.606 ثانية. لباقي النظائر المشعة أعمار نصف أقل من 27 ثانية، وأغلبها لها عمر نصف أقل من 83 ميلي ثانية.

أكثر نمط اضمحلال اشعاعي للنظائر الأخف من النظائر الثابتة (أقل من 16) هو إصدار البوزيترونات إلى النيتروجين بالإضافة إلى اضمحلال بيتا إلى الفلور.

جدول النظائر

الرمز	Z(ب)	N(ن)	كتلة النظير (u)	عمر النصف	نمط الاضمحلال	ناتج الاضمحلال	لف مغزلي	تركيب النظائر التمثيلي (كسر مولي)	مجال التفاوت الطبيعي (كسر مولي)
12O	8	4	12.034405	580×10−24 s [0.40 ميغا إلكترون فولت]	2p 60.0%	10C	0+
					p 40.0%	11N
13O	8	5	13.024812	8.58 ميلي ثانية	β+ 89.1%	13N	(3/2-)
					β+, p 10.9%	12C
14O	8	6	14.00859625	70.598 ثانية	β+	14N	0+
15O	8	7	15.0030656	122.24 ثانية	β+	15N	1/2-
16O	8	8	15.99491461956	مستقر			0+	0.99757	0.99738- 0.99776
17O	8	9	16.99913170	مستقر			5/2+	3.8×10−4	3.7×10−4- 4.0×10−4
18O	8	10	17.9991610	مستقر			0+	2.05×10−3	1.88×10−3- 2.22×10−3
19O	8	11	19.003580	26.464 ثانية	β−	19F	5/2+
20O	8	12	20.0040767	13.51 ثانية	β−	20F	0+
21O	8	13	21.008656	3.42 ثانية	β−	21F	(1/2,3/2,5/2)+
22O	8	14	22.00997	2.25 ثانية	β− 78.0%	22F	0+
					β−, n 22.0%	21F
23O	8	15	23.01569	82 ميلي ثانية	β−, n 57.99%	22F	1/2+#
					β− 42.0%	23F
24O	8	16	24.02047	65 ميلي ثانية	β−, n 57.99%	23F	0+
					β− 42.01%	24F
26O	8	18		40 نانو ثانية	β−	26F
					n	25O