Isótopos de carbono

El carbono ( C ) tiene 15 isótopos, número de masa conocido que varía de 8 a 22, incluidos dos estables: 12 C y 13 C. Al promediar según la abundancia natural de estos isótopos, la clasificación de carbono estándar de masa atómica es de 12,0107 (8) u .

El radioisótopo más estable es el carbono-14 , con una vida media de 5730 años, sólo el radioisótopo presente en la naturaleza, formado cosmogéniquement rastro por la reacción de 14 N + 1 n → 14 C + 1 H . El segundo radioisótopo más estable es el 11 C, con una vida media de 20,334 minutos. Todos los demás radioisótopos tienen una vida media de menos de 20 segundos, y la mayoría de ellos menos de 200 milisegundos, siendo el más inestable 8 C, con una vida media de 2,0 × 10 −21  s . Los isótopos más ligeros decaen principalmente por β + radiación (excepto 8 C que se desintegra por doble emisión de protones ) en isótopos de boro , el más pesado por β - radiación en isótopos de nitrógeno .

Carbono natural

El carbono natural consta de dos isótopos estables 12 C y 13 C. Este último es muy menor, pero juega un papel importante en la RMN de carbono . También hay en la naturaleza rastros de 14 C radiogénico, que desempeñan un papel importante en la datación , pero este isótopo está presente en cantidades tan pequeñas que solo puede medirse por su radiactividad, otros métodos analíticos físicos, los productos químicos no pueden detectarlo.

Carbono 11

El carbono 11 ( 11 C ) es un isótopo de carbono cuyo núcleo está formado por seis protones y 5 neutrones. Es un radioisótopo de carbono que decae al 99% por emisión de positrones en el boro 11 y del 0,19 al 0,23% por captura electrónica también el boro 11. Tiene una vida media de 20,38 minutos.

El carbono 11 se usa comúnmente como radioisótopo para marcar moléculas en tomografía por emisión de positrones . entre las muchas moléculas utilizadas para este fin, encontramos el radioligando  (en) [ 11 C] DASB .

Carbono 12

El carbono 12 ( 12 C ) es un isótopo de carbono cuyo núcleo está formado por 6 protones y 6 neutrones. Es uno de los tres isótopos abundantes naturalmente y uno de los dos isótopos estables con 13 C, pero es mucho más abundante que el último (proporción ~ 99: 1). Esto quiere decir que en general, por abuso de lenguaje, cuando hablamos de “carbono”, designamos este isótopo. Es un isótopo particularmente importante en física y química porque sirvió de base para la definición de la unidad de masa atómica unificada y el número de Avogadro antes de la redefinición del Sistema Internacional de Unidades de 2018-2019 .

Carbono 13

El carbono 13 ( 13 C ) es un isótopo de carbono cuyo núcleo está formado por seis protones y siete neutrones. Es uno de los tres isótopos naturalmente abundantes y uno de los dos isótopos estables con 12 C, mucho menos abundante que este último. A diferencia de los otros dos isótopos naturales, tiene un espín distinto de cero (1/2) y, por lo tanto, puede usarse en resonancia magnética nuclear ( carbono 13 NMR ).

Carbono 14

El carbono 14 ( 14 C ) es un isótopo de carbono cuyo núcleo está formado por 6 protones y 8 neutrones. Es uno de los tres isótopos naturalmente abundantes, pero el único radiactivo, con una vida media de 5730 años. Es producido por neutrones térmicos de radiaciones cósmicas en la atmósfera superior, y cae a la Tierra para ser absorbido por materia biológica viva, en su forma oxidada: dióxido de carbono . Su ocurrencia natural es insignificante en comparación con los otros dos isótopos, pero su radiactividad lo hace detectable. Como el tejido muerto no absorbe 14 C, su nivel se utiliza en la datación radiométrica de tejido biológico.

Símbolo de isótopo	Z ( p )	N ( n )	Masa isotópica (u)	Media vida	Modo (s) de decaimiento	Isótopo (s) hijo	Girar nuclear
8 C	6	2	8.037675 (25)	2,0 (4) × 10 −21  s [230 (50) keV]	2 p	6 ser	0+
9 C	6	3	9.0310367 (23)	126,5 (9) ms	β + (60%)	9 B	(3 / 2-)
					β + , p (23%)	8 ser
					β + , α (17%)	5 Li
10 C	6	4	10.0168532 (4)	19.290 (12) s	β +	10 B	0+
11 C	6	5	11.0114336 (10)	20,334 (24) min	β + (99,79%)	11 B	3 / 2-
					Captura de K (0,21%)	11 B
12 C	6	6	Exactamente 12	Estable			0+
13 C	6	7	13.0033548378 (10)	Estable			1 / 2-
14 C	6	8	14.003241989 (4)	5,73 × 10 3  años	β -	14 N	0+
15 C	6	9	15.0105993 (9)	2.449 (5) s	β -	15 N	1/2 +
16 C	6	10	16.014701 (4)	0,747 (8) s	β - , n (97,9%)	15 N	0+
					β - (2,1%)	16 N
17 C	6	11	17.022586 (19)	193 (5) ms	β - (71,59%)	17 N	(3/2 +)
					β - , n (28,41%)	16 N
18 C	6	12	18.02676 (3)	92 (2) ms	β - (68,5%)	18 N	0+
					β - , n (31,5%)	17 N
19 C	6	13	19.03481 (11)	46,2 (23) ms	β - , n (47,0%)	18 N	(1/2 +)
					β - (46,0%)	19 N
					β - , 2n (7%)	17 N
20 C	6	14	20.04032 (26)	16 (3) ms [14 (+ 6-5) ms]	β - , n (72,0%)	19 N	0+
					β - (28,0%)	20 N
21 C	6	15	21.04934 (54) #	<30 ns	no	20 C	(1/2 +) #
22 C	6	dieciséis	22.05720 (97) #	6,2 (13) ms [6,1 (+ 14-12) ms]	β -	22 N	0+

1. Isótopos estables en grasa.
2. Luego decae por emisión doble de protones en 4 He , con la ecuación de balance general: 8 C → 4 He + 4 1 H
3. Inmediatamente se desintegra por emisión de un protón en 8 Be, que inmediatamente se desintegra en dos átomos de 4 He , con la ecuación general del balance general: 9 C → 2 4 He + 1 H + e +
4. Inmediatamente decae en dos átomos de 4 He , con la ecuación de balance general: 9 C → 2 4 He + 1 H + e +
5. Decae inmediatamente por emisión de un protón en 4 He , con la ecuación general del balance: 9 C → 2 4 He + 1 H + e +
6. Se utiliza para etiquetar moléculas en tomografía por emisión de positrones (PET).
7. La unidad de masa atómica unificada se define como 1/12 de la masa de un átomo de carbono 12 no unido en su estado fundamental.
8. El 12 C / 13 C proporción se utiliza para medir la productividad biológica en los tiempos antiguos y los diferentes tipos de fotosíntesis.
9. Tiene un papel importante en la datación por radiación (ver datación por carbono-14 ).
10. Tiene un núcleo de halo de 1 neutrón.
11. Tiene un núcleo de halo de 2 neutrones.

Observaciones

• La precisión de la abundancia isotópica y la masa atómica está limitada por variaciones. Los rangos de variación dados son normalmente válidos para todo el material terrestre normal.
• Los valores marcados con # no se derivan puramente de datos experimentales, sino también, al menos en parte, de tendencias sistemáticas. Los giros con argumentos de asignación débiles están entre paréntesis.
• Las incertidumbres se dan de forma concisa entre paréntesis después del decimal correspondiente. Los valores de incertidumbre denotan una desviación estándar, a excepción de la composición isotópica y la masa atómica estándar de la IUPAC, que utilizan incertidumbres expandidas.
• 12 C es de particular importancia porque sirve como referencia para las masas atómicas de todos los nucleidos; por definición, su masa atómica es 12.

Notas y referencias

• (fr) Este artículo está tomado parcial o totalmente del artículo de Wikipedia en inglés titulado "  Isótopos de carbono  " ( consulte la lista de autores ) .

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