نظائر الكربون

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+ + νe + 0.96 MeV
11C + e− → 11B + νe + 3.17 MeV

حيث νe هو رمز إلكترون نيوترينو.

نظائر طبيعية

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-
اصطياد إلكترون 0.21% [1][2] 11B
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+
β− 2.1% 16N
17C 6 11 17.022586 193 ميلي ثانية β− 71.59% 17N (3/2+)
β−, n 28.41% 16N
18C 6 12 18.02676 92 ميلي ثانية β− 68.5% 18N 0+
β−, n 31.5% 17N
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+
β− 28.0% 20N
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+
  1. النظائر المستقرة بالخط الغليظ
  2. يضمحل بشكل متتابع عن طريق إصدار بروتوني مضاعف إلى 4He من خلال التفاعل: 8C -> 4He + 41H
  3. يضمحل تلقائياً عن طريق إصدار بروتوني إلى 8Be والذي يضمحل تلقائياً إلى ذرتي 4He من خلال التفاعل: 9C -> 24He + 1H + e+
  4. يضمحل تلقائياً إلى ذرتي 4He من خلال التفاعل 9C -> 24He + 1H + e+
  5. يضمحل تلقائياً عن طريق إصدار بروتوني إلى 4He من خلال التفاعل: 9C -> 24He + 1H + e+
  6. يستخدم في وسم الجزيئات في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني
  7. تعرّف وحدة الكتل الذرية على أنها 1/12 من كتلة الكربون-12 في الحالة الأرضية
  8. تستخدم نسبة 12C إلى 13C لقياس الفعالية الحيوية في الحقبات القديمة والأنواع المختلفة للتركيب الضوئي
  9. له استخدام مهم في التأريخ الإشعاعي
  10. له منشأ كوني وينتج من اصطدام النيوترونات مع النيتروجين-14 14N حسب التفاعل 14N + 1n -> 14C + 1H
  11. لديه نيوترون هالو واحد
  12. لديه 2 نيوترون هالو

اقرأ أيضا

المصادر
  • Flannery, T 2005, The weather makers: the history & future of climate change, The Text Publishing Company, Melbourne, Australia. ISBN 1920885 84 6.
  • Isotope masses from:
    • G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 09 أغسطس 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
  • Isotopic compositions and standard atomic masses from:
  • 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" (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 09 أغسطس 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
    • National Nuclear Data Center. "NuDat 2.1 database". Brookhaven National Laboratory. مؤرشف من الأصل في 14 أكتوبر 2019. اطلع عليه بتاريخ September 2005. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة)
    • 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. ISBN 978-0849304859. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)

المراجع
  1. 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 2019. اطلع عليه بتاريخ 27 مارس 2012. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  2. 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 2015. اطلع عليه بتاريخ 27 مارس 2012. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  3. Universal Nuclide Chart نسخة محفوظة 19 فبراير 2017 على موقع واي باك مشين.
    • بوابة العناصر الكيميائية
    • بوابة الكيمياء
    • بوابة الفيزياء
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.