산소 동위 원소

산소는 자연에서 세 가지의 안정 동위 원소(¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O)가 존재한다. 이외에 원자량 12~26 사이에 총 11가지의 방사성 동위 원소가 존재하며, 모두 반감기가 짧은 편이다. 방사성 동위 원소 중에서 가장 안정한 ¹⁵O는 반감기가 122.24초이다.

산소의 표준 원자량은 15.9994(3)u이다.

산소의 안정 동위 원소

자연에 존재하는 산소는 ¹⁶O, ¹⁷O, ¹⁸O로 이루어져 있다. 이들 중 ¹⁶O의 자연존재비가 99.762%인데, 다른 동위 원소들에 비해 풍부한 이유는 항성 진화 과정에서 생성되는 주요 생성물인데다가 삼중알파과정 및 네온 연소 과정을 통해 많은 양이 합성되기 때문이다. ¹⁷O는 CNO 순환 과정에서 주로 생성되므로 수소가 풍부한 별에서 잘 생성되며 ¹⁸O는 역시 CNO 순환에서 풍부하게 생성되는 물질인 ¹⁴N가 헬륨 원자핵을 포획하여 생성되므로 헬륨이 풍부한 별에서 잘 생성된다.

한편, ¹⁶O와 ¹⁸O의 비율을 연구하면 고기후학에 응용하여 과거의 기후를 알아낼 수 있다.

표

핵자 수	Z(p)	N(n)	동위 원소 질량 (u)	반감기	붕괴 방식	붕괴 생성 동위 원소	핵자 스핀	자연계에 존재하는 동위 원소 범위 (몰 분율)	자연계에 존재하는 최대 범위 (몰 분율)
12O	8	4	12.034262(26)	>6.3 zs	2p (60%)	10C	0+
					p (40%)	11N
13O	8	5	13.024815(10)	8.58(5) ms	β+ (89.1%)	13N	(3/2−)
					β+, p (10.9%)	12C
14O	8	6	14.00859636(12)	70.261(14) s	β+	14N	0+
15O	8	7	15.0030656(5)	122.24(16) s	β+	15N	1/2−
16O	8	8	15.99491461957(17)	안정			0+	0.99757(16)	0.99738–0.99776
17O	8	9	16.9991317565(7)	안정			5/2+	3.8(1)×10−4	3.7×10−4–4.0×10−4
18O	8	10	17.9991596129(8)	안정			0+	2.05(14)×10−3	1.88×10−3–2.22×10−3
19O	8	11	19.003580(28)	26.464(9) s	β−	19F	5/2+
20O	8	12	20.0040754(9)	13.51(5) s	β−	20F	0+
21O	8	13	21.008655(13)	3.42(10) s	β−	21F	(5/2)+
22O	8	14	22.00997(6)	2.25(9) s	β− (>78.0%)	22F	0+
					β−, n (<22.0%)	21F
23O	8	15	23.0157(1)	97(8) ms	β−, n (93%)	22F	1/2+
					β−, n (7%)	23F
24O	8	16	24.01986(12)	65(5) ms	β−, n (58%)	23F	0+
					β− (42%)	24F
25O	8	17	25.02936(12)	2.8(5) zs	n	24O	3/2+#
26O	8	18	26.03729(17)	90 zs	2n	24O	0+