Природний кисень складається з трьох стабільних ізотопів, 16 O. 17 O і 18 O. з них ізотоп 16 O є найбільш поширеним (99,762%) ізотопом кисню [1]
Переважання ізотопу 16 O пояснюється тим, що він утворюється в процесі термоядерного синтезу, що відбувається в зірках [2].
Велика частина 16 O утворюється в кінці процесу злиття гелію в зірках. В ході потрійний альфа-реакції синтезується ізотоп 12 C. який захоплює додаткове ядро 4Не. Крім того, 16 O утворюється при горінні неону [2].
17 O і 18 O є вторинними ізотопами. 17 O утворюється в основному в ході CNO циклу і знаходиться переважно в зоні горіння водню [2] Більшість 18 O утворюється в реакції захоплення ізотопом 14 N ядер 4 Чи не з накопиченням в гелієвої зоні зірок [2]. Для злиття двох ядер кисню і утворення ядра сірки потрібна температура в мільярд Кельвін [3].
Кисень в атмосфері Землі на 99,759% складається з 16 O, на 0,037% з 17 O і на 0,204% з 18 O [4].
Відомі також штучні ізотопи кисню в діапазоні масових чисел від 12 до 24 [1]. Найбільш стабільні 15 O з періодом напіврозпаду 122,24 с і 14 O з періодом напіврозпаду 70,606 з [1]. Всі інші радіоактивні ізотопи мають періоди напіврозпаду менше 27 с, більшість з них мають періоди напіврозпаду менше 83 мілісекунд [1]. Наприклад, 24 O має період напіврозпаду 61 мс [5].
Найбільш поширені шляху розпаду для легких ізотопів є β + розпад (з утворенням ізотопів азоту) [6] [7] [8]. а для важких ізотопів - β - розпад (з утворенням ізотопів фтору).
Кисень-13
Кисень-13 - нестабільний ізотоп кисню, ядро якого складається з 8 протонів і 5 нейтронів. Спін ядра 3/2, період напіврозпаду 8,58 мс. Атомна маса 13,0248 а. е. м. Він перетворюється в 13 N шляхом електронного захоплення. з виділенням енергії розпаду 17,765 МеВ. [9] Продукт розпаду Фтору-14 [10]. Був вперше отриманий Резерфордом при бомбардуванні ядер азоту альфа-частками.
Кисень-15
Ізотоп 15 O використовується в позитронно-емісійної томографії. але набагато рідше, ніж 18 F або 11 С. Це пояснюється дуже коротким періодом напіврозпаду 15 O. Ядро 15 O складається з 8 протонів, 7 нейтронів, атомна маса 15.0030654 а. е. м. Період напіврозпаду - 122 секунди [11].