Izotopy uhlíku

Uhlík (₆C) má 16^[1] známých izotopů, od ⁸C do ²³C, z nichž jsou dva, ¹²C a ¹³C, stabilní. Nejstabilnějším radioizotopem je ¹⁴C s poločasem přeměny 5730 let, který je také jediným přírodním radioizotopem uhlíku - ve stopových množstvích vzniká působením kosmického záření reakcí: ¹⁴N + ¹n → ¹⁴C + ¹H.

Nejstabilnější umělý radioizotop je ¹¹C s poločasem 20,364 minut. Ostatní izotopy mají poločas kratší než 20 sekund, většinou méně než 200 milisekund. Nejméně stabilní je ⁸C, jehož poločas přeměny má hodnotu 2,0×10⁻²¹ s.

Uhlík-11

Uhlík-11 (¹¹C) je radioaktivní izotop uhlíku, který se přeměňuje na bor-11. Tato přeměna probíhá převážně jako přeměna beta plus, ovšem u 0,19-0,23 % atomů proběhne záchyt elektronu.^[2]^[3] Poločas přeměny je 20,364 minut.^[4]

¹¹C → ¹¹B + e⁺ + ν_e + 0,96 MeV

¹¹C + e⁻ → ¹¹B + ν_e + 1,98 MeV

Vyrábí se z dusíku v cyklotronu reakcí

¹⁴N + p → ¹¹C + ⁴He

Tento nuklid se používá na radioaktivní značkování molekul v pozitronové emisní tomografii.

Přírodní izotopy

V přírodě se vyskytují tři izotopy uhlíku: ¹²C, ¹³C a ¹⁴C. První dva jsou stabilní, vyskytují se v poměru přibližně 99:1. ¹⁴C je vytvářen tepelnými neutrony z kosmického záření ve vyšších vrstvách atmosféry, odkud se dostává k zemskému povrchu a je absorbován živými organismy. Jelikož je radioaktivní s poločasem 5700 let, je radiometricky detekovatelný. Protože mrtvá těla neabsorbují ¹⁴C, jeho množství se v nich postupně snižuje. Určením obsahu zbylého ¹⁴C lze zjistit stáří organického materiálu, tato metoda se nazývá radiokarbonová metoda datování.

Seznam izotopů

nuklid symbol	Z(p)	N(n)	hmotnost izotopu (u)	poločas přeměny	způsob(y) přeměny^[5]	produkt(y) přeměny^{[p 1]}	jaderný spin	reprezentativní isotopové složení (molární zlomek)	rozmezí přirozeného složení (molární zlomek)
⁸C	6	2	8,037 675(25)	2,0(4) × 10⁻²¹ s [230(50) keV]	2p	⁶Be	0
⁹C	6	3	9,031 0367(23)	126,5(9) ms	β⁺ (60 %)	⁹B	−3/2
					β⁺, p (23 %)	⁸Be
					β⁺, α (17 %)	⁵Li
¹⁰C	6	4	10,016 853 2(4)	19,308 s	β⁺	¹⁰B	0
¹¹C^{[p 2]}	6	5	11,011 433 6(10)	20,364 min	β⁺ (99,79%)	¹¹B	−3/2
¹¹C^{[p 2]}	6	5	11,011 433 6(10)	20,364 min	EC (0,21%)^[2]^[3]	¹¹B	−3/2
¹²C	6	6	12 přesně^{[p 3]}	Stabilní			0	0,989 3(8)	0,988 53–0,990 37
¹³C^{[p 4]}	6	7	13,003 354 837 8(10)	Stabilní			−1/2	0,010 7(8)	0,009 63–0,011 47
¹⁴C^{[p 5]}	6	8	14,003 241 989(4)	5 700 let	β⁻	¹⁴N	0	Stopy	<10⁻¹²
¹⁵C	6	9	15,010 599 3(9)	2,449(5) s	β⁻	¹⁵N	+1/2
¹⁶C	6	10	16,014 701 (4)	0,747(8) s	β⁻, n (99,2 %)	¹⁵N	0
¹⁶C	6	10	16,014 701 (4)	0,747(8) s	β⁻ (0,8 %)	¹⁶N	0
¹⁷C	6	11	17,022 586(19)	191 ms	β⁻ (71,59 %)	¹⁷N	+3/2
¹⁷C	6	11	17,022 586(19)	191 ms	β⁻, n (28,41 %)	¹⁶N	+3/2
¹⁸C	6	12	18,026 76(3)	92(2) ms	β⁻ (78 %)	¹⁸N	0
¹⁸C	6	12	18,026 76(3)	92(2) ms	β⁻, n (22 %)	¹⁷N	0
¹⁹C^{[p 6]}	6	13	19,034 81(11)	46,2(23) ms	β⁻, n (47,0 %)	¹⁸N	+1/2
					β⁻ (46,0 %)	¹⁹N
					β⁻, 2n (7 %)	¹⁷N
²⁰C	6	14	20,040 32(26)	16,2 ms	β⁻, n (66 %)	¹⁹N	0
²⁰C	6	14	20,040 32(26)	16,2 ms	β⁻ (34 %)	²⁰N	0
²¹C	6	15	21,049 34(54)#	<30 ns	n	²⁰C	+1/2
²²C^{[p 7]}	6	16	22,057 20(97)#	6,1 ms	β⁻	²²N	0
²³C	6	17

Odkazy

Poznámky

↑ Stabilní izotopy tučně
↑ Používá se ke značkování molekul v pozitronové emisní tomografii
↑ Vyplývá z definice jednotky mol
↑ Zjišťování poměru ¹²C a ¹³C se používá k měření biologické aktivity v minulosti a měření různých typů fotosyntézy
↑ Využívá se v radiokarbonové metodě datování
↑ Má 1 halový neutron
↑ Má 2 halové neutrony

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Isotopes of carbon na anglické Wikipedii.

↑ Archivovaná kopie. www.nndc.bnl.gov [online]. [cit. 2017-06-19]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2017-07-12.
↑ ^a ^b SCOBIE, J.; LEWIS, G. M. K-capture in carbon 11. Philosophical Magazine. 1 September 1957, s. 1089–1099. Dostupné online [cit. 27 March 2012]. doi:10.1080/14786435708242737. Bibcode 1957PMag....2.1089S.
↑ ^a ^b CAMPBELL, J. L.; LEIPER, W.; LEDINGHAM, K. W. D.; DREVER, R. W. P. The ratio of K-capture to positron emission in the decay of ¹¹C. Nuclear Physics A. S. 279–287. Dostupné online [cit. 27 March 2012]. doi:10.1016/0375-9474(67)90712-9. Bibcode 1967NuPhA..96..279C.
↑ Archivovaná kopie. www.nndc.bnl.gov [online]. [cit. 2017-06-19]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2017-07-12.
↑ Universal Nuclide Chart [online]. nucleonica. Dostupné online.

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu izotop uhlíku na Wikimedia Commons

[6] Stabilní izotopy tučně

[7] Používá se ke značkování molekul v pozitronové emisní tomografii

[8] Vyplývá z definice jednotky mol

[9] Zjišťování poměru ¹²C a ¹³C se používá k měření biologické aktivity v minulosti a měření různých typů fotosyntézy

[10] Využívá se v radiokarbonové metodě datování

[11] Má 1 halový neutron

[12] Má 2 halové neutrony

[1] Archivovaná kopie. www.nndc.bnl.gov [online]. [cit. 2017-06-19]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2017-07-12.

[c11-2] SCOBIE, J.; LEWIS, G. M. K-capture in carbon 11. Philosophical Magazine. 1 September 1957, s. 1089–1099. Dostupné online [cit. 27 March 2012]. doi:10.1080/14786435708242737. Bibcode 1957PMag....2.1089S.

[c11-2-3] CAMPBELL, J. L.; LEIPER, W.; LEDINGHAM, K. W. D.; DREVER, R. W. P. The ratio of K-capture to positron emission in the decay of ¹¹C. Nuclear Physics A. S. 279–287. Dostupné online [cit. 27 March 2012]. doi:10.1016/0375-9474(67)90712-9. Bibcode 1967NuPhA..96..279C.

[4] Archivovaná kopie. www.nndc.bnl.gov [online]. [cit. 2017-06-19]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2017-07-12.

[5] Universal Nuclide Chart [online]. nucleonica. Dostupné online.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[p 1]

[p 2]

[p 3]

[p 4]

[p 5]

[p 6]

[p 7]