Azote 13

L’azote 13, noté ¹³N, est l'isotope de l'azote dont le nombre de masse est égal à 13 : son noyau atomique compte 7 protons et 6 neutrons avec un spin 1/2- pour une masse atomique de 13,005 739 g/mol. Il est caractérisé par un excès de masse de 5 345 keV et une énergie de liaison nucléaire par nucléon de 7 238,9 keV[1]. Ce radioisotope est utilisé en tomographie par émission de positron (TEP/PET). Il a une demi-vie juste inférieure à 10 minutes (soit 9 min et 58,2 s) et doit donc être synthétisé sur site, par exemple en utilisant un cyclotron.

Azote 13

table

Général
Nom	Azote 13
Symbole	13 7N 6
Neutrons	6
Protons	7

Données physiques
Demi-vie	9,965(4) min[1]
Produit de désintégration	¹³C
Masse atomique	13,00573861(29) u
Spin	1/2-
Excès d'énergie	5 345,48 ± 0,27 keV[1]
Énergie de liaison par nucléon	7 238,863 ± 0,021 keV[1]

Production radiogénique
Isotope parent	Désintégration	Demi-vie
13 8O	β⁺	8,58(5) ms
17 10Ne	α + β⁺	109,2(6) ms

Désintégration radioactive
Désintégration	Produit	Énergie (MeV)
β⁺	13 6C	1,198269

L'azote 13 est utilisé pour marquer les molécules d'ammoniac NH₃ pour l'imagerie de perfusion myocardique.

Synthèse

La synthèse de l'azote 13 se fait par une réaction (p, α) à partir d'oxygène 16, principal isotope de l'oxygène :

16
8O + 1
1H ⟶ 4
2He + 13
7N.

Le proton doit être accéléré jusqu'à une énergie cinétique d'environ 5,55 MeV ou plus.

La réaction est endothermique, c'est-à-dire que la masse au repos des produits est plus grande que la masse au repos des réactifs, et donc que de l'énergie doit être apporté aux réactifs qui devient de la masse au repos supplémentaire, raison pour laquelle le proton a besoin de porter une énergie cinétique minimale pour déclencher la réaction nucléaire. Cette énergie supplémentaire minimale est de 5,22 MeV, la conservation du moment cinétique impliquant de communiquer au proton une énergie minimale exprimée par :

E

_c = ( 1 +

m / M

) |

E

Rôle dans la fusion stellaire

Rôle de ¹³N dans le cycle CNO.

L'azote 13 joue un rôle significatif dans le cycle CNO, source dominante d'énergie dans les étoiles plus massives que le Soleil[2].

12 6C + 1 1H	⟶ 13 7N + $γ$	+ 1,95 MeV
13 7N	⟶ 13 6C + e⁺ + $ν$ _e	+ 2,22 MeV
13 6C + 1 1H	⟶ 14 7N + $γ$	+ 7,54 MeV
14 7N + 1 1H	⟶ 15 8O + $γ$	+ 7,35 MeV
15 8O	⟶ 15 7N + e⁺ + $ν$ _e	+ 2,75 MeV
15 7N + 1 1H	⟶ 12 6C + 4 2He	+ 4,96 MeV

Notes et références

(en) « Live Chart of Nuclides: 13
7N
6 », sur https://www-nds.iaea.org/, AIEA, 31 mars 2004 (consulté le 16 août 2021).
(en) A.C. Phillips, The Physics of Stars, Chichester/New York/Brisbane etc., John Wiley & Sons, 1994, 208 p. (ISBN 0-471-94057-7)

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Nitrogen-13 » (voir la liste des auteurs).

Voir aussi

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