Көміртектің изотоптары - Isotopes of carbon

«Көміртек-15» қайта бағыттауда. Атыс қаруын қараңыз Көміртегі 15.
Негізгі изотоптары көміртегі  (6C)
ИзотопЫдырау
молшылықЖартылай ыдырау мерзімі (т1/2)режиміөнім
11Cсин20 минβ+11B
12C98.9%тұрақты
13C1.1%тұрақты
14C1 ppt5730 жβ−14N
Стандартты атомдық салмақ Ar, стандартты(C)
  • [12.0096, 12.0116][1]
  • Дәстүрлі: 12.011

Көміртегі (6C) белгілі 15 изотоптар, бастап 8C-ден 22C, оның ішінде 12C және 13C болып табылады тұрақты. Ең ұзақ өмір сүретін радиоизотоп 14C, а Жартылай ыдырау мерзімі 5 730 жыл. Бұл сонымен қатар табиғатта кездесетін жалғыз көміртегі радиоизотопы - микроэлементтер пайда болады космогендік реакция бойынша 14N + 1n → 14C + 1H. Ең тұрақты жасанды радиоизотоп болып табылады 11Жартылай шығарылу кезеңі 20,364 минутты құрайтын C. Барлық басқа радиоизотоптардың жартылай ыдырау периоды 20 секундтан аспайды, олардың көпшілігі 200 миллисекундтан аз. Ең аз тұрақты изотоп болып табылады 8C, жартылай шығарылу кезеңі 2,0 х 10−21 с.

Изотоптардың тізімі

Нуклид[2]
ЗNИзотоптық масса (Да )[3]
[n 1]		Жартылай ыдырау мерзімі

[резонанс ені ]		Ыдырау
режимі
[n 2]		Қызым
изотоп
[n 3]		Айналдыру және
паритет
[n 4][n 5]		Табиғи молшылық (моль фракциясы)
Қалыпты пропорцияВариация ауқымы
8C628.037643(20)3.5(1.4) × 10−21 с
[230 (50) keV]		2б6
Болуы
[n 6]		0+
9C639.0310372(23)126,5 (9) мсβ+, p (61,6%)8
Болуы
[n 7]		(3/2−)
β+, α (38.4%)5
Ли
[n 8]
10C6410.01685322(8)19.3009 (17) сβ+10
B
0+
11C[n 9]6511.01143260(6)20.364 (14) минβ+ (99.79%)11
B
3/2−
EC (0.21%)[4][5]11
B
12C6612 дәл[n 10]Тұрақты0+0.9893(8)0.98853–0.99037
13C[n 11]6713.00335483521(23)Тұрақты1/2−0.0107(8)0.00963–0.01147
14C[n 12]6814.003241988(4)5 730 жылβ−14
N
0+Із[n 13]<10−12
15C6915.0105993(9)2.449 (5) сβ−15
N
1/2+
16C61016.014701(4)0,747 (8) сβ−, n (97.9%)15
N
0+
β− (2.1%)16
N
17C61117.022579(19)193 (5) мсβ− (71.6%)17
N
(3/2+)
β−, n (28,4%)16
N
18C61218.02675(3)92 (2) msβ− (68.5%)18
N
0+
β−, n (31,5%)17
N
19C[n 14]61319.03480(11)46,2 (23) мсβ−, n (47,0%)18
N
(1/2+)
β− (46.0%)19
N
β−, 2n (7%)17
N
20C61420.04026(25)16 (3) ms
[14 (+ 6-5) мс]		β−, n (70%)19
N
0+
β− (30%)20
N
21C61521.04900(64)#<30 нсn20
C
(1/2+)#
22C[n 15]61622.05755(25)6,2 (13) мс
[6.1 (+ 14-12) мс]		β−22
N
0+
  1. ^ () - белгісіздік (1σ) тиісті соңғы цифрлардан кейін жақша ішінде ықшам түрінде беріледі.
  2. ^ Ыдырау режимдері:
    EC:Электронды түсіру


    n:Нейтронды эмиссия
    p:Протонды шығару
  3. ^ Қалың белгі қызы ретінде - Қызының өнімі тұрақты.
  4. ^ () айналдыру мәні - әлсіз тағайындау аргументімен спинді көрсетеді.
  5. ^ # - # деп белгіленген мәндер эксперименттік мәліметтерден ғана емес, бірақ ішінара көршілес нуклидтердің тенденцияларынан алынған (TNN ).
  6. ^ Кейін протонның қос протеин шығарылуымен ыдырайды 4Ол таза реакциясы үшін 8C → 4Ол + 41H
  7. ^ Бірден екіге бөлінеді 4Ол реакцияларының атомдары 9C → 24Ол + 1H + e+
  8. ^ Протонның шығарылуымен бірден ыдырайды 4Ол таза реакциясы үшін 9C → 24Ол + 1H + e+
  9. ^ Молекулаларды таңбалау үшін қолданылады ПЭТ сканерлеу
  10. ^ The біртұтас атомдық масса бірлігі негізгі күйдегі байланыспаған көміртек-12 атомының 1/12 массасы ретінде анықталады
  11. ^ Қатынасы 12C-ден 13C ежелгі дәуірде биологиялық өнімділікті өлшеу үшін және әр түрлі типтерде қолданылады фотосинтез
  12. ^ -Де маңызды пайдалану бар радиациялау (қараңыз көміртекті анықтау )
  13. ^ Бірінші кезекте космогендік, өндірілген нейтрондар таңқаларлық атомдары 14N (14N + 1n → 14C + 1H)
  14. ^ 1 бар гало нейтрон
  15. ^ 2 гало нейтрондары бар

Көміртегі-11

Көміртегі-11 немесе 11C радиоактивті изотопы болып табылады көміртегі бұл ыдырайды бор-11. Бұл ыдырау негізінен пайда болады позитрон эмиссиясы, оның орнына ыдыраудың 0,19-0,23% шамасында жүреді электронды түсіру.[4][5] Ол бар Жартылай ыдырау мерзімі 20.364 минут.

11
C
 → 11
B
 +
e+
 +
ν
e + 0.96 MeV
11
C
 +
e−
 → 11
B
 +
ν
e + 1.98 MeV

Ол азоттан а циклотрон реакция бойынша

14
N
 +
б
 → 11
C
 + 4
Ол

Көміртек-11 әдетте а ретінде қолданылады радиоизотоп ішіндегі молекулаларды радиоактивті таңбалау үшін позитронды-эмиссиялық томография. Осы тұрғыда қолданылатын көптеген молекулалардың ішінде радиолигандар [11
C
] DASB және [11
C
] Cimbi-5.

Табиғи изотоптар

Негізгі мақалалар: Көміртегі-12, Көміртегі-13, және Көміртек-14

Табиғатта кездесетін үшеуі бар изотоптар көміртегі: 12, 13 және 14. 12C және 13C тұрақты, тұрақты табиғи үлес шамамен 93: 1 құрайды. 14С термиялық нейтрондар арқылы атмосфераның жоғарғы қабаттарындағы ғарыштық сәулеленуден пайда болады және тірі биологиялық материалмен сіңіру үшін жерге дейін жеткізіледі. Изотоптық, 14C елеусіз бөлікті құрайды; бірақ жартылай шығарылу кезеңі 5 700 жыл болатын радиоактивті болғандықтан, оны радиометриялық анықтауға болады. Өлі мата сіңірмейтіндіктен 14C, мөлшері 14C - археология саласында қолданылатын әдістердің бірі радиометриялық танысу биологиялық материал.

Палеоклимат

12C және 13C ретінде өлшенеді изотоптардың қатынасы δ13C жылы бентикалық фораминифералар және а ретінде қолданылған сенімхат үшін қоректік заттардың айналымы және температураның тәуелділігі CO-нің ауа-теңіз алмасуы2 (желдету) (Lynch-Stieglitz және басқалар, 1995). Өсімдіктер жеңіл изотоптарды қолдануды жеңілдетеді (12C) олар күн сәулесі мен көмірқышқыл газын тағамға айналдырғанда. Мәселен, мысалы, үлкен гүлдену планктон (еркін жүзетін организмдер) көп мөлшерде сіңіреді 12Мұхиттардан С. Бастапқыда 12C көбінесе атмосферадан теңіз суына қосылды. Егер планктон өмір сүретін мұхиттар қабаттасқан болса (жоғарғы жағында жылы су қабаттары бар, ал тереңірек салқын су бар дегенді білдіреді), онда жер үсті сулары терең сулармен көп араласпайды, сондықтан планктон өлгенде , ол батып кетеді 12Беткі қабаттарды салыстырмалы түрде бай етіп қалдырып, бетінен С 13C. Тереңдіктен суық су ағып жатқан жерде (мысалы, Солтүстік Атлантта) су тасиды 12Онымен бірге сақтық көшірме жасаңыз. Сонымен, мұхит бүгінгіден гөрі аз қабатты болған кезде, әлдеқайда көп болды 12Жер бетінде тіршілік ететін түрлердің қаңқаларында C. Өткен климаттың басқа көрсеткіштеріне тропикалық түрлердің болуы, маржан өсінділерінің сақиналары және т.б.[6]

Азық-түлік көздері мен диеталарды қадағалау

Әр түрлі изотоптардың мөлшерін өлшеуге болады масс-спектрометрия және a-мен салыстырғанда стандартты; нәтиже (мысалы, а 13C = δ13C) мыңға тең бөліктермен өрнектеледі (‰):[7]

‰

Ішіндегі тұрақты көміртегі изотоптары Көмір қышқыл газы кезінде өсімдіктер дифференциалды түрде пайдаланады фотосинтез.[дәйексөз қажет ] Шөптер қоңыржай климат (арпа, күріш, бидай, қара бидай және сұлы, плюс күнбағыс, ботташық, қызанақ, жержаңғақ, мақта, қант қызылшасы және көптеген ағаштар мен олардың жаңғақтары / жемістері, раушан және Кентукки көк шөп ) а C3 фотосинтетикалық жол бұл yield береді13C мәндері орташа -26,5 ‰ құрайды.[дәйексөз қажет ] Шөптер ыстық құрғақ климат (жүгері атап айтқанда, сонымен қатар тары, құмай, қант құрағы және шаян ) а C4 фотосинтездеу жолы produces шығарады13C мәндері орташа -12,5 ‰ шамасында.[8]

Демек, осы әр түрлі өсімдіктерді жеу δ әсер етеді13Тұтынушының дене тіндеріндегі C шамалары. Егер жануар (немесе адам) тек С3 өсімдігін жесе, олардың δ13C мәндері олардың сүйегінде −18,5-тен -22,0 ‰ дейін болады коллаген және −14,5 ‰ гидроксилапатит олардың тістері мен сүйектері.[9]

Керісінше, C4 фидерлерінде −7,5 ‰ және гидроксилапатиттің мәні −0,5 with болатын сүйек коллагені болады.

Нақты жағдайлық зерттеулерде тары мен жүгеріні жейтіндерді күріш пен бидай жейтіндерден оңай ажыратуға болады. Осы диеталық артықшылықтардың уақыт бойынша географиялық тұрғыдан қалай бөлінетіндігін зерттеу адамдардың көші-қон жолдарын және әртүрлі ауылшаруашылық дақылдарының шашырау жолдарын жарықтандыруы мүмкін. Алайда, адам топтары көбінесе С3 және С4 өсімдіктерін (солтүстіктегі қытайлықтар бидай мен тарымен күн көретін) немесе өсімдіктер мен жануарлардың аралас топтарын (мысалы, күріш пен балықпен күн көретін оңтүстік-шығыс қытайлықтар) араластырған.[10]

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Мейджа, Юрис; т.б. (2016). «Элементтердің атомдық салмағы 2013 (IUPAC техникалық есебі)». Таза және қолданбалы химия. 88 (3): 265–91. дои:10.1515 / pac-2015-0305.
  2. ^ Жартылай ыдырау кезеңі, ыдырау режимі, ядролық спин және изотоптық құрам:
    Ауди, Г .; Кондев, Ф. Г .; Ванг, М .; Хуанг, В.Дж .; Наими, С. (2017). «NUBASE2016 ядролық қасиеттерін бағалау» (PDF). Қытай физикасы C. 41 (3): 030001. Бибкод:2017ChPhC..41c0001A. дои:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  3. ^ Ванг, М .; Ауди, Г .; Кондев, Ф. Г .; Хуанг, В.Дж .; Наими, С .; Xu, X. (2017). «AME2016 атомдық массасын бағалау (II). Кестелер, графиктер және сілтемелер» (PDF). Қытай физикасы C. 41 (3): 030003-1–030003-442. дои:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
  4. ^ а б Скоби, Дж .; Льюис, Г.М. (1 қыркүйек 1957). «К-11 көміртегіндегі ұстау». Философиялық журнал. 2 (21): 1089–1099. Бибкод:1957Pagag .... 2.1089S. дои:10.1080/14786435708242737.
  5. ^ а б Кэмпбелл, Дж. Л .; Лейпер, В .; Ледингем, К.В. Д .; Drever, R. W. P. (1967-04-11). «Ыдырау кезіндегі K-түсірілімнің позитронды шығаруға қатынасы 11C «. Ядролық физика A. 96 (2): 279–287. Бибкод:1967NuPhA..96..279C. дои:10.1016/0375-9474(67)90712-9.
  6. ^ Тим Фланнери Ауа-райын жасаушылар: климаттың өзгеру тарихы мен болашағы, The Text Publishing Company, Мельбурн, Австралия. ISBN  1-920885-84-6
  7. ^ Миллер, Чарльз Б. Уилер, Патрисия (2012). Биологиялық океанография (2-ші басылым). Чичестер, Батыс Сассекс: Джон Вили және ұлдары, Ltd. 186. ISBN  9781444333022. OCLC  794619582.
  8. ^ https://www.ldeo.columbia.edu/~polissar/OrgGeochem/oleary-1988-carbon-isotopes.pdf
  9. ^ Tycot, R. H. (2004). М.Мартини; M. Milazzo; М.Пиасентини (ред.) «Тұрақты изотоптар және диета: сіз не жейсіз» (PDF). Халықаралық физика мектебінің материалдары «Энрико Ферми» CLIV курсы.
  10. ^ Хеджер Ричард (2006). «Біздің ақуыз қайдан келеді?». Британдық тамақтану журналы. 95 (6): 1031–2. дои:10.1079 / bjn20061782. PMID  16768822.