Углерод-12
 | |
| Общий | |
|---|---|
| Символ | 12 С |
| Имена | углерод-12, 12С, С-12 |
| Протоны ( С ) | 6 |
| Нейтроны ( Н ) | 6 |
| Данные о нуклидах | |
| Природное изобилие | 98.93% |
| масса изотопа | 12 Да |
| Вращаться | 0 |
| Избыточная энергия | 0,0 кэВ |
| Энергия связи | 92 161 , 753 ± 0,014 кэВ |
| Родительские изотопы | 12 Н 12 Б |
| Изотопы углерода Полная таблица нуклидов | |
Углерод-12 ( 12 C) является наиболее распространенным из двух стабильных изотопов углерода ( вторым является углерод-13 ), составляя 98,93% элемента углерода на Земле; [1] его изобилие обусловлено процессом тройного альфа , посредством которого он создается в звездах. Углерод-12 имеет особое значение с точки зрения его использования в качестве стандарта, по которому атомные массы всех нуклидов измеряются составляет ровно 12 дальтон , поэтому его атомная масса по определению . Углерод-12 состоит из 6 протонов , 6 нейтронов и 6 электронов .
История
[ редактировать ]До 1959 года и IUPAP , и IUPAC использовали кислород для определения родинки ; химики определяли моль как количество атомов кислорода, имеющих массу 16 г, физики использовали аналогичное определение, но только с изотопом кислорода-16 . В 1959–1960 годах обе организации согласились определить крота следующим образом.
Моль — количество вещества системы, содержащей столько элементарных частиц, сколько атомов содержится в 12 граммах углерода 12; его символ - «моль».
Он был принят CIPM (Международным комитетом мер и весов) в 1967 году, а в 1971 году он был принят 14-й CGPM (Генеральной конференцией мер и весов) .
В 1961 году изотоп углерода-12 был выбран вместо кислорода в качестве стандарта, относительно которого измеряются атомные массы всех остальных элементов. [2]
В 1980 году CIPM уточнил приведенное выше определение, определив, что атомы углерода-12 являются несвязанными и находятся в своем основном состоянии .
В 2018 году ИЮПАК указал, что моль имеет размер ровно 6,022 140 76 × 10. 23 «элементарные сущности». Число молей в 12 граммах углерода-12 стало предметом экспериментального определения.
штат Хойл
[ редактировать ]
Состояние Хойла — это возбужденное бесспиновое резонансное состояние углерода-12. Он производится с помощью процесса тройного альфа , существование которого было предсказано Фредом Хойлом в 1954 году. [3] Существование резонансного состояния Хойла с энергией 7,7 МэВ важно для нуклеосинтеза углерода в звездах, горящих гелием , и предсказывает количество производства углерода в звездной среде, которое соответствует наблюдениям. Существование состояния Хойла подтверждено экспериментально, но его точные свойства все еще исследуются. [4]
Состояние Хойла заселяется, когда ядро гелия-4 сливается с ядром бериллия-8 при высокой температуре (10 8 К ) среда с густоконцентрированной (10 5 г/см 3 ) гелий. Этот процесс должен произойти в течение 10 −16 секунд из-за короткого периода полураспада 8 Быть. Состояние Хойла также представляет собой кратковременный резонанс с периодом полураспада 2,4 × 10. −16 с ; в первую очередь он распадается обратно на три составляющие его альфа-частицы , хотя 0,0413% распадов (или 1 из 2421,3) происходят путем внутреннего преобразования в основное состояние 12 С. [5]
В 2011 году ab initio расчет низколежащих состояний углерода-12 обнаружил (помимо основного и возбужденного состояния со спином 2) резонанс со всеми свойствами состояния Хойла. [6] [7]
Изотопная очистка
[ редактировать ]Изотопы углерода можно разделить в виде углекислого газа путем каскадных реакций химического обмена с карбаматом амина . [8]
См. также
[ редактировать ]- постоянная Авогадро
- Углерод-11
- Углерод-13
- Углерод-14
- Изотопы углерода
- Изотопически чистый алмаз
- Крот (единица измерения)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Таблица изотопных масс и естественного содержания» (PDF) . 1999.
- ^ «Атомные веса и Международный комитет — исторический обзор» . 26 января 2004 г.
- ^ Хойл, Ф. (1954). «О ядерных реакциях, происходящих в очень горячих звездах. I. Синтез элементов от углерода до никеля». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 1 : 121. Бибкод : 1954ApJS....1..121H . дои : 10.1086/190005 . ISSN 0067-0049 .
- ^ Фрир, М.; Фынбо, ХОУ (2014). «Штат Хойла в 12 C" . Progress in Particle and Nuclear Physics . 78 : 1–23. Бибкод : 2014PrPNP..78....1F . doi : 10.1016/j.ppnp.2014.06.001 .
- ^ Альшахрани, Б.; Кибеди, Т.; Стучберри, AE; Уильямс, Э.; Фарес, С. (2013). «Измерение коэффициента радиационного ветвления состояния Хойла с использованием каскадных гамма-распадов» . Сеть конференций EPJ . 63 : 01022-1–01022-4. Бибкод : 2013EPJWC..6301022A . дои : 10.1051/epjconf/20136301022 . hdl : 1885/101943 .
- ^ Эпельбаум, Э.; Кребс, Х.; Ли, Д.; Мейснер, У.-Г. (2011). «Ab Initio Расчет состояния Хойла». Письма о физических отзывах . 106 (19): 192501. arXiv : 1101.2547 . Бибкод : 2011PhRvL.106s2501E . doi : 10.1103/PhysRevLett.106.192501 . ПМИД 21668146 . S2CID 33827991 .
- ^ Хьёрт-Йенсен, М. (2011). «Точка зрения: проблема углерода» . Физика . Том. 4. с. 38. Бибкод : 2011PhyOJ...4...38H . дои : 10.1103/Физика.4.38 .
- ^ Кенджи Такешита и Масару Исидаа (декабрь 2006 г.). «Оптимальное проектирование многостадийного процесса разделения изотопов методом эксергетического анализа». Энергия . 31 (15): 3097–3107. дои : 10.1016/j.energy.2006.04.002 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Дженкинс, Дэвид; Кирсебом, Оливер (7 февраля 2013 г.). «Тайна жизни» . Мир физики . Проверено 27 августа 2021 г.