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⁺ + ν_e + 0.96 MeV

¹¹C + e⁻ → ¹¹B + ν_e + 3.17 MeV

حيث ν_e هو رمز إلكترون نيوترينو.

نظائر طبيعية

المقالة الرئيسة: كربون-12

المقالة الرئيسة: كربون-13

المقالة الرئيسة: 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-
					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

• تخليق العناصر

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. ج. 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2020-08-09.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
• 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. ج. 75 ع. 6: 683–800. DOI:10.1351/pac200375060683. مؤرشف من الأصل في 2019-01-04.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
  • M. E. Wieser (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. ج. 78 ع. 11: 2051–2066. DOI:10.1351/pac200678112051. مؤرشف من الأصل في 2019-01-04. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |laysummary= تم تجاهله (مساعدة)
• 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. ج. 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2020-08-09.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
  • National Nuclear Data Center. "NuDat 2.1 database". Brookhaven National Laboratory. مؤرشف من الأصل في 2019-10-14. اطلع عليه بتاريخ September 2005. {{استشهاد ويب}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة)
  • N. E. Holden (2004). "Table of the Isotopes". في D. R. Lide (المحرر). CRC Handbook of Chemistry and Physics (ط. 85th). CRC Press. Section 11. ISBN:978-0849304859.

المراجع

1. Scobie، J. (1 سبتمبر 1957). "K-capture in carbon 11". Philosophical Magazine. ج. 2 ع. 21: 1089–1099. Bibcode:1957PMag....2.1089S. DOI:10.1080/14786435708242737. مؤرشف من الأصل في 2019-07-24. اطلع عليه بتاريخ 2012-03-27. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)
2. Campbell، J.L. "The ratio of K-capture to positon emission in the decay of 11C". Nuclear Physics A. ج. 96 ع. 2: 279–287. Bibcode:1967NuPhA..96..279C. DOI:10.1016/0375-9474(67)90712-9. مؤرشف من الأصل في 2015-09-24. اطلع عليه بتاريخ 2012-03-27. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط author-name-list parameters تكرر أكثر من مرة (مساعدة)
3. Universal Nuclide Chart نسخة محفوظة 19 فبراير 2017 على موقع واي باك مشين.

• بوابة العناصر الكيميائية
• بوابة الكيمياء
• بوابة الفيزياء