Uglerodning izotoplari - Isotopes of carbon

"Karbon-15" bu erga yo'naltiradi. Qurol uchun qarang Uglerod 15.
Ning asosiy izotoplari uglerod  (6C)
IzotopChirish
mo'llikyarim hayot (t1/2)rejimimahsulot
11Csin20 minβ+11B
12C98.9%barqaror
13C1.1%barqaror
14C1 ppt5730 yβ−14N
Standart atom og'irligi Ar, standart(C)
  • [12.0096, 12.0116][1]
  • An'anaviy: 12.011

Uglerod (6C) ma'lum bo'lgan 15 ga ega izotoplar, dan 8C dan 22C, shundan 12C va 13C bor barqaror. Eng uzoq umr ko'rgan radioizotop bu 14C, bilan yarim hayot 5,730 yil. Bu tabiatda topilgan yagona uglerod radioizotopi - izlar miqdori hosil bo'ladi kosmogen jihatdan reaktsiya bilan 14N + 1n → 14C + 1H. Eng barqaror sun'iy radioizotop bu 11Yarim umr 20,364 minut bo'lgan C. Boshqa barcha radioizotoplarning yarim umrlari 20 sekundgacha, ko'pi bilan 200 millisekunddan kam. Eng kam barqaror izotop 8C, yarmi ishlash muddati 2,0 x 10−21 s.

Izotoplar ro'yxati

Nuklid[2]
ZNIzotopik massa (Da )[3]
[n 1]		Yarim hayot

[rezonans kengligi ]		Chirish
rejimi
[n 2]		Qizim
izotop
[n 3]		Spin va
tenglik
[n 4][n 5]		Tabiiy mo'llik (mol qismi)
Oddiy nisbatTurlanish oralig'i
8C628.037643(20)3.5(1.4) × 10−21 s
[230 (50) keV]		2p6
Bo'ling
[n 6]		0+
9C639.0310372(23)126,5 (9) msβ+, p (61,6%)8
Bo'ling
[n 7]		(3/2−)
β+, a (38.4%)5
Li
[n 8]
10C6410.01685322(8)19.3009 (17) sβ+10
B
0+
11C[n 9]6511.01143260(6)20.364 (14) minβ+ (99.79%)11
B
3/2−
EC (0.21%)[4][5]11
B
12C6612 aniq[n 10]Barqaror0+0.9893(8)0.98853–0.99037
13C[n 11]6713.00335483521(23)Barqaror1/2−0.0107(8)0.00963–0.01147
14C[n 12]6814.003241988(4)5,730 yilβ−14
N
0+Iz[n 13]<10−12
15C6915.0105993(9)2.449 (5) sβ−15
N
1/2+
16C61016.014701(4)0.747 (8) sβ−, n (97.9%)15
N
0+
β− (2.1%)16
N
17C61117.022579(19)193 (5) milodiyβ− (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) milβ−, n (47,0%)18
N
(1/2+)
β− (46.0%)19
N
β−, 2n (7%)17
N
20C61420.04026(25)16 (3) milodiy
[14 (+ 6-5) ms]		β−, n (70%)19
N
0+
β− (30%)20
N
21C61521.04900(64)#<30 nsn20
C
(1/2+)#
22C[n 15]61622.05755(25)6,2 (13) mil
[6.1 (+ 14-12) ms]		β−22
N
0+
  1. ^ () - noaniqlik (1σ) tegishli oxirgi raqamlardan keyin qavs ichida ixcham shaklda berilgan.
  2. ^ Parchalanish usullari:
    EC:Elektronni tortib olish


    n:Neytron emissiyasi
    p:Proton emissiyasi
  3. ^ Qalin belgi qizi sifatida - qizi mahsulot barqaror.
  4. ^ () spin qiymati - zaif tayinlash argumentlari bilan spinni bildiradi.
  5. ^ # - # bilan belgilangan qiymatlar faqat eksperimental ma'lumotlardan kelib chiqmaydi, lekin hech bo'lmaganda qisman qo'shni nuklidlarning tendentsiyalaridan kelib chiqadi (TNN ).
  6. ^ Keyinchalik proton emissiyasining parchalanishi 4U ning aniq reaktsiyasi uchun 8C → 4U + 41H
  7. ^ Darhol ikkiga bo'linadi 4U ning aniq reaktsiyasi uchun atomlar 9C → 24U + 1H + e+
  8. ^ Proton emissiyasi bilan darhol parchalanadi 4U ning aniq reaktsiyasi uchun 9C → 24U + 1H + e+
  9. ^ Molekulalarni yorliqlash uchun ishlatiladi PET skanerlashi
  10. ^ The birlashgan atom massasi birligi asosiy holatdagi bog'lanmagan uglerod-12 atomining 1/12 massasi sifatida aniqlanadi
  11. ^ Nisbati 12C dan 13C qadimgi davrlarda biologik mahsuldorlikni va har xil turlarini o'lchash uchun foydalanilgan fotosintez
  12. ^ Da muhim foydalanishga ega radiatsiya (qarang uglerod bilan tanishish )
  13. ^ Birinchi navbatda kosmogen tomonidan ishlab chiqarilgan neytronlar ning ajoyib atomlari 14N (14N + 1n → 14C + 1H)
  14. ^ 1 ga ega halo neytron
  15. ^ 2 halo neytronga ega

Uglerod-11

Uglerod-11 yoki 11C ning radioaktiv izotopidir uglerod bu parchalanadi bor-11. Bu yemirilish asosan tufayli sodir bo'ladi pozitron emissiyasi, uning o'rniga parchalanish 0,19-0,23% atrofida sodir bo'ladi elektronni tortib olish.[4][5] Unda yarim hayot 20.364 daqiqani.

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

U azotdan a siklotron reaktsiya bilan

14
N
 +
p
 → 11
C
 + 4
U

Uglerod-11 odatda a sifatida ishlatiladi radioizotop molekulalarining radioaktiv yorlig'i uchun pozitron emissiya tomografiyasi. Ushbu kontekstda ishlatiladigan ko'plab molekulalar orasida radioligandlar [11
C
] DASB va [11
C
] Cimbi-5.

Tabiiy izotoplar

Asosiy maqolalar: Uglerod-12, Uglerod-13 va Uglerod-14

Tabiiy ravishda uchtasi mavjud izotoplar uglerod: 12, 13 va 14. 12C va 13C barqaror, ichida paydo bo'ladi tabiiy nisbati taxminan 93: 1. 14C atmosferaning yuqori qismidagi kosmik nurlanishdan termal neytronlar tomonidan hosil qilinadi va tirik biologik material tomonidan so'rilishi uchun erga ko'chiriladi. Izotopik, 14C ahamiyatsiz qismni tashkil qiladi; ammo, u yarim umri 5,700 yil bo'lgan radioaktiv bo'lgani uchun, uni radiometrik jihatdan aniqlash mumkin. Chunki o'lik to'qima so'rilmaydi 14C, miqdori 14C arxeologiya sohasida qo'llaniladigan usullardan biridir radiometrik tanishuv biologik material.

Paleoklimat

12C va 13C o'lchanadi izotoplar nisbati δ13C yilda bentik foraminifera va a sifatida ishlatilgan ishonchli vakil uchun ozuqa moddalarining aylanishi va CO ning haroratga bog'liq havo-dengiz almashinuvi2 (shamollatish) (Lynch-Stieglitz va boshq., 1995). O'simliklar engilroq izotoplardan foydalanishni osonlashtiradi (12C) ular quyosh nuri va karbonat angidridni oziq-ovqatga aylantirganda. Masalan, katta gullar plankton (erkin suzuvchi organizmlar) ko'p miqdorda so'riladi 12Okeanlardan S. Dastlab, 12C asosan dengiz suviga atmosferadan qo'shilgan. Agar plankton yashaydigan okeanlar tabaqalashgan bo'lsa (ya'ni tepada yaqin iliq suv qatlamlari bor va chuqurroq sovuq suv bo'lsa), u holda er usti suvlari chuqur suvlar bilan juda ko'p aralashmaydi, shuning uchun plankton o'lganda , u cho'kib ketadi va olib ketadi 12Sirt qatlamlarini nisbatan boy qoldirib, sirtdan S 13C. Sovuq suvlar chuqurlikdan (masalan, Shimoliy Atlantika kabi) yuqoriga ko'tarilgan joyda, suv tashiydi 12U bilan zaxira nusxasini oling. Shunday qilib, okean bugungi kundan kamroq tabaqalashganida, juda ko'p narsa bor edi 12Sirtda yashovchi turlarning skeletlarida S. O'tgan iqlimning boshqa ko'rsatkichlariga tropik turlarning mavjudligi, mercan o'sishi halqalari va boshqalar kiradi.[6]

Oziq-ovqat manbalari va parhezlarni kuzatib borish

Turli xil izotoplarning miqdorini o'lchash mumkin mass-spektrometriya va a bilan taqqoslaganda standart; natija (masalan, deltasi 13C = δ13C) mingga (as) teng qism sifatida ifodalanadi:[7]

‰

Barqaror uglerod izotoplari karbonat angidrid davomida o'simliklar turli xil foydalanadi fotosintez.[iqtibos kerak ] Maysalar mo''tadil iqlim (arpa, guruch, bug'doy, javdar va jo'xori, ortiqcha kungaboqar, kartoshka, pomidor, yerfıstığı, paxta, shakar lavlagi va aksariyat daraxtlar va ularning yong'oqlari / mevalari, atirgullar va Kentukki bluegrass ) amal qiling C3 fotosintetik yo'l δ hosil bo'ladi13C qiymatlari o'rtacha -26,5 about atrofida.[iqtibos kerak ] Issiq o'tlar quruq iqlim (makkajo'xori xususan, lekin tariq, jo'xori, shakarqamish va Qisqichbaqa ) amal qiling C4 fotosintetik yo'l produces hosil qiluvchi13C qiymatlari o'rtacha -12,5 ‰ atrofida.[8]

Bundan kelib chiqadiki, bu turli xil o'simliklarni iste'mol qilish $ p $ ta'sir qiladi13Iste'molchining tanasi to'qimalarida S qiymatlari. Agar hayvon (yoki odam) faqat C3 o'simliklarni iste'mol qilsa, ularning δ13C qiymatlari ularning suyaklarida -18,5 dan -22,0 ‰ gacha bo'ladi kollagen va -14,5 ‰ gidroksilapatit ularning tishlari va suyaklari.[9]

Aksincha, C4 oziqlantiruvchi -7.5 ‰ va gidroksilapatit qiymati -0.5 with bo'lgan suyak kollageniga ega bo'ladi.

Haqiqiy misollarda tariq va makkajo'xori iste'mol qiluvchilarni guruch va bug'doy iste'mol qiluvchilardan osongina ajratish mumkin. Ushbu parhez imtiyozlari vaqt o'tishi bilan geografik jihatdan qanday taqsimlanishini o'rganish odamlarning migratsiya yo'llarini va turli xil qishloq xo'jalik ekinlarining tarqalish yo'llarini yoritishi mumkin. Biroq, inson guruhlari ko'pincha C3 va C4 o'simliklarini aralashtirishgan (shimoliy xitoyliklar tarixiy jihatdan bug'doy va tariq bilan kun kechirishgan) yoki o'simlik va hayvonot guruhlarini aralashtirishgan (masalan, xitoyliklarning sharqiy qismi guruch va baliq bilan kun kechirishadi).[10]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Meyja, Yuris; va boshq. (2016). "Elementlarning atom og'irliklari 2013 (IUPAC texnik hisoboti)". Sof va amaliy kimyo. 88 (3): 265–91. doi:10.1515 / pac-2015-0305.
  2. ^ Yarim umr, parchalanish rejimi, yadro spinasi va izotopik tarkibi:
    Audi, G .; Kondev, F. G.; Vang, M .; Xuang, V. J .; Naimi, S. (2017). "NUBASE2016 yadro xususiyatlarini baholash" (PDF). Xitoy fizikasi C. 41 (3): 030001. Bibcode:2017ChPhC..41c0001A. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  3. ^ Vang, M .; Audi, G .; Kondev, F. G.; Xuang, V. J .; Naimi, S .; Xu, X. (2017). "AME2016 atom massasini baholash (II). Jadvallar, grafikalar va qo'llanmalar" (PDF). Xitoy fizikasi C. 41 (3): 030003-1–030003-442. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003.
  4. ^ a b Skobi, J .; Lyuis, G. M. (1 sentyabr 1957). "11-ugleroddagi K-tutilish". Falsafiy jurnal. 2 (21): 1089–1099. Bibcode:1957Pag ... 2.1089S. doi:10.1080/14786435708242737.
  5. ^ a b Kempbell, J. L .; Leyps, V.; Ledingem, K. V. D.; Drever, R. W. P. (1967-04-11). "K-tutilishining va parchalanishdagi pozitron emissiyasining nisbati 11C ". Yadro fizikasi A. 96 (2): 279–287. Bibcode:1967NuPhA..96..279C. doi:10.1016/0375-9474(67)90712-9.
  6. ^ Tim Flannery Ob-havo ishlab chiqaruvchilari: iqlim o'zgarishining tarixi va kelajagi, The Text Publishing Company, Melburn, Avstraliya. ISBN  1-920885-84-6
  7. ^ Miller, Charlz B.; Wheeler, Patricia (2012). Biologik okeanografiya (2-nashr). Chichester, G'arbiy Sasseks: John Wiley & Sons, Ltd. p. 186. ISBN  9781444333022. OCLC  794619582.
  8. ^ https://www.ldeo.columbia.edu/~polissar/OrgGeochem/oleary-1988-carbon-isotopes.pdf
  9. ^ Tycot, R. H. (2004). M. Martini; M. Milazzo; M. Piacentini (tahr.). "Barqaror izotoplar va ovqatlanish: siz nima iste'mol qilasiz" (PDF). Xalqaro fizika maktabi "Enrico Fermi" CLIV kursi materiallari.
  10. ^ Xedjlar Richard (2006). "Bizning oqsilimiz qayerdan keladi?". Britaniya oziqlanish jurnali. 95 (6): 1031–2. doi:10.1079 / bjn20061782. PMID  16768822.