Изотопы углерода

«Carbon-15» перенаправляет здесь. Для огнестрельного оружия см. Carbon 15 .

Изотопы углерода ​  ( ₆ C)

Основные изотопы Разлагаться abun­dance период полураспада ( T 1/2 ) режим pro­duct 11 В синтезатор 20,34 мин беременный + 11 Беременный 12 В 98.9% стабильный 13 В 1.06% стабильный 14 В 1 ppt ( 1 ⁄ 10 12 ) 5.70 × 10 3 и беременный − 14 Не
Стандартный атомный вес И r ° (c)
	[ 12.0096 ,  12.0116 ] 12,011 ± 0,002 ( сокращено )

Углерод ( ₆ C) имеет 14 известных изотопов , от ⁸
В
к ²⁰
В
а также ²²
В
, из которых ¹²
В
и ¹³
В
стабильны ​ . длинный радиоизотоп Самый ¹⁴
В
, с периодом 5,70 полураспада (3) × 10 ³ годы. Это также единственный углеродный радиоизотоп, обнаруженный в природе, поскольку следовые величины формируются космогенно реакцией ¹⁴
Не
+
не
→ ¹⁴
В
+ ¹
ЧАС
Полем Самый стабильный искусственный радиоизотоп - это ¹¹
В
, который имеет период полураспада 20,3402 (53) мин . Все остальные радиоизотопы имеют период полураспада до 20 секунд, большинство из которых менее 200 миллисекунд. Наименее стабильный изотоп ⁸
В
, с периодом полураспада 3,5 (1,4) × 10 ⁻²¹ с ​Световые изотопы, как правило, распадаются в изотопы бора , а тяжелые, как правило, распадаются в изотопы азота .

Список изотопов

Нуклид	С	Не	Изотопная масса ( И )	Период полураспада [ Резонансная ширина ]	Разлагаться режим	Дочь изотоп	Спин и паритет	Естественное изобилие (моль -дробь)
								Нормальная пропорция	Диапазон вариации
8 В	6	2	8.037 643 (20)	3.5 (1.4) zs [ 230 (50) Опыт ]	2 с	6 Быть	0+
9 В	6	3	9.031 0372 (23)	126,5 (9) мс	беременный + ( 54.1(1.7)% )	9 Беременный	3/2−
					беременный + A ( 38,4 (1,6)% )	5 Что
					беременный + P ( 7,5 (6)% )	8 Быть
10 В	6	4	10.016 853 22 (8)	19.3011 (15) с	беременный +	10 Беременный	0+
11 В	6	5	11.011 432 60 (6)	20.3402 (53) мин	беременный +	11 Беременный	3/2−
11m В	12 160 (40) опыт				P?	10 Беременный  ?	1/2+
12 В	6	6	12 Точно	Стабильный			0+	[ 0.9884 , 0.9904 ]
13 В	6	7	13.003 354 835 336 (252)	Стабильный			1/2−	[ 0.0096 , 0.0116 ]
14 В	6	8	14.003 241 989 (4)	5.70(3) × 10 3 и	беременный −	14 Не	0+	След	<10 −12
14 м В	22 100 (100) опыт				ЭТО	14 В	(2−)
15 В	6	9	15.010 5993 (9)	2.449 (5) с	беременный −	15 Не	1/2+
16 В	6	10	16.014 701 (4)	750 (6) MS	беременный − N ( 99,0 (3)% )	15 Не	0+
					беременный − ( 1.0(3)% )	16 Не
17 В	6	11	17.022 579 (19)	193 (6) MS	беременный − ( 71.6(1.3)% )	17 Не	3/2+
					беременный − N ( 28,4 (1,3)% )	16 Не
					беременный − 2n?	15 Не  ?
18 В	6	12	18.026 75 (3)	92 (2) MS	беременный − ( 68.5(1.5)% )	18 Не	0+
					беременный − N ( 31,5 (1,5)% )	17 Не
					беременный − 2n?	16 Не  ?
19 В	6	13	19.034 80 (11)	46.2 (2,3) MS	беременный − N ( 47 (3)% )	18 Не	1/2+
					беременный − ( 46.0(4.2)% )	19 Не
					беременный − 2n ( 7 (3)% )	17 Не
20 В	6	14	20.040 26 (25)	16 (3) мс	беременный − N ( 70 (11)% )	19 Не	0+
					беременный − 2n (< 18,6% )	18 Не
					беременный − (> 11,4% )	20 Не
22 В	6	16	22.057 55 (25)	6.2 (1,3) мс	беременный − N ( 61 (14)% )	21 Не	0+
					беременный − 2n (< 37% )	20 Не
					беременный − (> 2% )	22 Не
Этот заголовок и нижний колонтитул таблицы:

Углерод-11

Углерод-11 или ¹¹
В
является радиоактивным изотопом углерода , который распадается до бора-11 . Этот распад в основном происходит из -за позитронного излучения , при этом около 0,19–0,23% распадов вместо этого возникают путем захвата электронов . Он имеет период 20,3402 полураспада (53) мин .

¹¹
В
→ ¹¹
Беременный
+
и ⁺
+
не
_и + 0,96 МэВ

¹¹
В
+
и ⁻
→ ¹¹
Беременный
+
не
_и + 1,98 МэВ

Он производится из азота в циклотроне с помощью реакции

¹⁴
Не
+
п
→ ¹¹
В
+ ⁴
Он

Carbon-11 обычно используется в качестве радиоизотопа для радиоактивного маркировки молекул в позитронной эмиссионной томографии . Среди множества молекул, используемых в этом контексте, являются радиолиганды [ ¹¹
В
] DASB и [ ¹¹
В
] Куристые Главы .

Натуральные изотопы

Основные статьи: Carbon-12 , Carbon-13 и Carbon-14

Есть три природных изотопа углерода: 12, 13 и 14. ¹²
В
и ¹³
В
являются стабильными, встречающимися в естественной пропорции приблизительно 93: 1 . ¹⁴
В
производится тепловыми нейтронами из космического излучения в верхней атмосфере и транспортируется на землю, чтобы поглощать живым биологическим материалом. Изотопно, ¹⁴
В
является незначительной частью; Но, поскольку он радиоактивный с полураспадом 5,70 (3) × 10 ³ Годы, это радиометрически обнаруживается. Поскольку мертвая ткань не поглощает ¹⁴
В
, сумма ¹⁴
В
является одним из методов, используемых в области археологии для радиометрического датирования биологического материала.

Палеоклимат

¹²
В
и ¹³
В
измеряются как изотопное соотношение δ ¹³ C в бентическом фораминифере и используется в качестве прокси для циклического велосипеда питательных веществ и обмена CO ₂ , зависящей от температуры , вентиляции). Растения считают, что легче использовать более легкие изотопы ( ¹²
В
) Когда они превращают солнечный свет и углекислый газ в пищу. Например, большие цветы планктона (свободно плавающие организмы) поглощают большое количество ¹²
В
из океанов. Первоначально ¹²
В
был в основном включен в морскую воду из атмосферы. Если океаны, в которых живут планктон, стратифицированы (это означает, что вверху есть слои теплой воды и более холодная вода глубже), то поверхностные воды не очень смешиваются с более глубокими водами, так что, когда планктон умирает , это тонет и забирает ¹²
В
с поверхности, оставляя поверхностные слои относительно богатыми в ¹³
В
Полем Где холодные воды вверх от глубин (например, в Северной Атлантике ), вода несет ¹²
В
вернуться с этим; Когда океан был менее стратифицирован, чем сегодня, было гораздо больше ¹²
В
В скелетах поверхностных видов. Другие показатели прошлого климата включают наличие тропических видов и кольца роста кораллов.

Отслеживание источников пищи и диеты

Количество различных изотопов может быть измерено с помощью масс -спектрометрии и сравнить со стандартом ; результат (например, дельта ¹³
В
= d ¹³
В
) выражается в виде частей на тысячу (‰) дивергенции от отношения стандарта:

$\delta {\ce {^{13}C}}=\left({\frac {\left({\frac {{\ce {^{13}C}}}{{\ce {^{12}C}}}}\right)_{\text{sample}}}{\left({\frac {{\ce {^{13}C}}}{{\ce {^{12}C}}}}\right)_{\text{standard}}}}-1\right)\times 1000$ ‰

Обычным стандартом является Peedee Belemnite , сокращенно «PDB», ископаемое белементское . Из -за нехватки оригинальной выборки PDB, искусственного «виртуального PDB» или «VPDB», обычно используется сегодня.

Стабильные изотопы углерода в диоксиде углерода используются различными растениями во время фотосинтеза . Травы в умеренном климате ( ячмень , рис , пшеница , ржаная ржаная и овес , плюс подсолнечник , картофель , помидоры , арахис , хлопок , сахарная свекла и большинство деревьев и их орехи или фрукты, розы и блюграсс Кентукки ) . это даст δ ¹³ C значения, усредняющие около -26,5 ‰. Травы в горячем засушливом климате ( кукуруза в частности, , а также просо , сорго , сахарный тростник и крабграсс ) следуют по фотосинтетическому пути C4 , который производит δ ¹³ C значения, усредняющие около -12,5 ‰.

Отсюда следует, что употребление этих разных растений повлияет на δ ¹³ C значения в тканях тела потребителя. Если животное (или человеческое) ест только растения C3, их δ ¹³ Значения C будут составлять от -18,5 до -22,0 ‰ в их коллагене и -14,5 ‰ в гидроксилапатите зубов и костей.

Напротив, кормушки C4 будут иметь костный коллаген со значением -7,5 ‰ и гидроксилапатитом значения -0,5 ‰.

В фактических тематических исследованиях просо и едоседателя можно легко отличить от пожирателей риса и пшеницы. Изучение того, как эти диетические предпочтения распределяются географически во времени, может осветить пути миграции людей и рассеивания путей различных сельскохозяйственных культур. Тем не менее, человеческие группы часто смешали растения C3 и C4 (исторически проживает северный китайский язык на пшенице и просо), или смешанные группы растений и животных вместе (например, юго -восточные китайцы, действующие на рисе и рыбе).

Смотрите также

• Космогенные изотопы
• Экологические изотопы
• Изотопная подпись
• Радиоуглеродное знакомство