نظائر الكربون

☰ جدول المحتويات

نبذة تمهيدية
كربون-11
نظائر طبيعية
جدول النظائر
المصادر
المراجع

للكربون (C) خمس عشر نظير معروف تتراوح الكتلة الذرية لها ما بين ⁸C و ²²C ، اثنان منها نظيرين مستقرين: ¹²C و¹³C. يعد النظير ¹⁴C ذو عمر النصف الأطول من بين النظائر المشعة ويبلغ 5700 سنة، وهو النظير المشع الوحيد الموجود في الطبيعة، ويتكون وفق المعادلة:

¹⁴N + ¹n → ¹⁴C + ¹H

أكثر نظير مشع مصطنع ثابت للكربون هو النظير كربون-11 ¹¹C، والذي لديه عمر نصف مقداره 20.334 دقيقة، في حين أن باقي قيم عمر النصف لباقي النظائر المشعة أقل من 20 ثانية، مع العلم أن أغلبها تحت 200 ميلي ثانية. أقل هذه النظائر ثباتاً هو النظير كربون-8 بعمر نصف 2.0 × 10⁻²¹ ثانية.

كربون-11

إن النظير كربون-11 ¹¹C هو من النظائر المشعة للكربون، وهو غير ثابت حيث يضمحل إلى البورون-11. هذا الاضمحلال يحدث بشكل رئيسي بسبب إصدار بوزيترون، مع العلم أن 0.19-0.23% من وقت الاضمحلال هذا يحدث بسبب اصطياد إلكترون.^[1]^[2]

يبلغ عمر النصف لهذا النظير 20.38 دقيقة.

¹¹C → ¹¹B + e⁺ + ν_e + 0.96 MeV

¹¹C + e⁻ → ¹¹B + ν_e + 3.17 MeV

حيث ν_e هو رمز إلكترون نيوترينو.

نظائر طبيعية

لمزيد من المعلومات، انظر كربون-12

لمزيد من المعلومات، انظر كربون-13

لمزيد من المعلومات، انظر كربون-14

هناك ثلاث نظائر طبيعية للكربون وهي كربون-12 وكربون-13 وكربون-14. ¹²C و ¹³C نظيران ثابتان، لكن الوفرة الأكبر للكربون-12 والذي يشكل نسبة 99:1 من الكربون في الطبيعة مقابل كربون-13، أما ¹⁴C فيتم إنتاجه بواسطة النيوترونات من الإشعاع الكوني في الغلاف الجوي الأعلى وينتقل إلى الأرض حيث يمتص من قبل الأحياء ويدخل الدورة الحيوية. يشكل ¹⁴C نسبة قليلة جداً من توزع الكربون في الأرض ولكنه ذو أهمية كبيرة لاستخدامه في التأريخ الإشعاعي.

جدول النظائر

الرمز	Z(ب)	N(ن)	كتلة النظير (u)	عمر النصف	نمط الاضمحلال^[3]	ناتج الاضمحلال^{[n 1]}	لف مغزلي	تركيب النظائر التمثيلي (كسر مولي)	مجال التفاوت الطبيعي (كسر مولي)
⁸C	6	2	8.037675	2.0 × 10⁻²¹ s [230 كيلو إلكترون فولت]	2p	⁶Be^{[n 2]}	0+
⁹C	6	3	9.0310367	126.5 ميلي ثانية	β⁺ 60%	⁹B^{[n 3]}	3/2-
					β⁺, p 23%	⁸Be ^{[n 4]}
					β⁺, α 17%	⁵Li ^{[n 5]}
¹⁰C	6	4	10.0168532	19.290 ثانية	β⁺	¹⁰B	0+
¹¹C ^{[n 6]}	6	5	11.0114336	20.334 دقيقة	β⁺ 99.79%	¹¹B	3/2-
¹¹C ^{[n 6]}	6	5	11.0114336	20.334 دقيقة	اصطياد إلكترون 0.21% ^[1]^[2]	¹¹B	3/2-
¹²C	6	6	12 بالضبط ^{[n 7]}	مستقر			0+	0.9893	0.98853- 0.99037
¹³C ^{[n 8]}	6	7	13.0033548378	مستقر			1/2-	0.0107	0.00963- 0.01147
¹⁴C ^{[n 9]}	6	8	14.003241989	5,730 سنة	β⁻	¹⁴N	0+	نادر ^{[n 10]}	<10⁻¹²
¹⁵C	6	9	15.0105993	2.449 ثانية	β⁻	¹⁵N	1/2+
¹⁶C	6	10	16.014701	0.747 ثانية	β⁻, n 97.9%	¹⁵N	0+
¹⁶C	6	10	16.014701	0.747 ثانية	β⁻ 2.1%	¹⁶N	0+
¹⁷C	6	11	17.022586	193 ميلي ثانية	β⁻ 71.59%	¹⁷N	(3/2+)
¹⁷C	6	11	17.022586	193 ميلي ثانية	β⁻, n 28.41%	¹⁶N	(3/2+)
¹⁸C	6	12	18.02676	92 ميلي ثانية	β⁻ 68.5%	¹⁸N	0+
¹⁸C	6	12	18.02676	92 ميلي ثانية	β⁻, n 31.5%	¹⁷N	0+
¹⁹C ^{[n 11]}	6	13	19.03481	46.2 ميلي ثانية	β⁻, n 47.0%	¹⁸N	(1/2+)
					β⁻ 46.0%	¹⁹N
					β⁻, 2n 7%	¹⁷N
²⁰C	6	14	20.04032	16 ميلي ثانية	β⁻, n 72.0%	¹⁹N	0+
²⁰C	6	14	20.04032	16 ميلي ثانية	β⁻ 28.0%	²⁰N	0+
²¹C	6	15	21.04934	<30 نانو ثانية	n	²⁰C	(1/2+)#
²²C^{[n 12]}	6	16	22.05720	6.2 ميلي ثانية	β⁻	²²N	0+

النظائر المستقرة بالخط الغليظ
يضمحل بشكل متتابع عن طريق إصدار بروتوني مضاعف إلى ⁴He من خلال التفاعل: ⁸C -> ⁴He + 4¹H
يضمحل تلقائياً عن طريق إصدار بروتوني إلى ⁸Be والذي يضمحل تلقائياً إلى ذرتي ⁴He من خلال التفاعل: ⁹C -> 2⁴He + ¹H + e⁺
يضمحل تلقائياً إلى ذرتي ⁴He من خلال التفاعل ⁹C -> 2⁴He + ¹H + e⁺
يضمحل تلقائياً عن طريق إصدار بروتوني إلى ⁴He من خلال التفاعل: ⁹C -> 2⁴He + ¹H + e⁺
يستخدم في وسم الجزيئات في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني
تعرّف وحدة الكتل الذرية على أنها 1/12 من كتلة الكربون-12 في الحالة الأرضية
تستخدم نسبة ¹²C إلى ¹³C لقياس الفعالية الحيوية في الحقبات القديمة والأنواع المختلفة للتركيب الضوئي
له استخدام مهم في التأريخ الإشعاعي
له منشأ كوني وينتج من اصطدام النيوترونات مع النيتروجين-14 ¹⁴N حسب التفاعل ¹⁴N + ¹n -> ¹⁴C + ¹H
لديه نيوترون هالو واحد
لديه 2 نيوترون هالو

المصادر

Flannery, T 2005, The weather makers: the history & future of climate change, The Text Publishing Company, Melbourne, Australia. .
Isotope masses from:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" ( كتاب إلكتروني PDF ). Nuclear Physics A. 729: 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
Isotopic compositions and standard atomic masses from:
- J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683. مؤرشف من الأصل في 04 يناير 2019.
- M. E. Wieser (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051. مؤرشف من الأصل في 04 يناير 2019. ضع ملخصا.
Half-life, spin, and isomer data selected from the following sources.
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" ( كتاب إلكتروني PDF ). Nuclear Physics A. 729: 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
- National Nuclear Data Center. "NuDat 2.1 database". Brookhaven National Laboratory. مؤرشف من الأصل في 14 أكتوبر 2019September 2005.
- N. E. Holden (2004). "Table of the Isotopes". In D. R. Lide (المحرر). CRC Handbook of Chemistry and Physics (الطبعة 85th). CRC Press. Section 11. .

المراجع

Scobie, J. (1 September 1957). "K-capture in carbon 11". Philosophical Magazine. 2 (21): 1089–1099. Bibcode:1957PMag....2.1089S. doi:10.1080/14786435708242737. مؤرشف من الأصل في 24 يوليو 201927 مارس 2012.
Campbell, J.L. "The ratio of K-capture to positon emission in the decay of 11C". Nuclear Physics A. 96 (2): 279–287. Bibcode:1967NuPhA..96..279C. doi:10.1016/0375-9474(67)90712-9. مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 201527 مارس 2012.
Universal Nuclide Chart - تصفح: نسخة محفوظة 19 فبراير 2017 على موقع واي باك مشين.