Carbonio-13

Il carbonio-13 (¹³C) è un isotopo non radioattivo del carbonio, composto da 6 protoni e 7 neutroni. È il più raro dei due isotopi stabili del carbonio reperibili in natura (l'altro è il carbonio-12): infatti sulla Terra solo l'1,1% dell'ammontare complessivo del carbonio si presenta sotto questa forma.

Carbonio-13
Generalità
Simbolo	13C
Protoni	6
Neutroni	7
Peso atomico	13,00335483778
Abbondanza isotopica	1,11 %
Proprietà fisiche
Spin	−1⁄2
Emivita	stabile
Decadimento	assente
Prodotto di decadimento	13C non decade, non trasmuta.
Energia di legame	7,469849 MeV
Energia in eccesso	3,12501129 MeV

Utilizzi

Uno scanner per MRI da 3 T.

Il ¹³C trova applicazioni in medicina, dalla misura della sua concentrazione mediante spettrografia di massa permette di stimare la diversa capacità di assorbimento degli isotopi del carbonio di differenti organismi viventi e differenti tessuti. Come nello studio del metabolismo cardiaco mediante spettroscopia di Risonanza Magnetica (MRI), dove il carbonio-11 viene usato come tracciante.^[1] Si sfrutta la polarizzazione elettronica del ¹³C, facilmente ottenibile tramite radiofrequenza, oppure l'iperpolarizzazione del nucleo.^[2]

Ciò permette lo studio di molte casistiche perché il ¹³C può essere facilmente distribuito in tutti i tessuti dell'organismo. Inoltre è anche più efficiente del ¹H usato per l'¹HMRI perché è più lungo il tempo di rilassamento del nucleo iperpolarizzato (da 10 a 60 secondi).^[2]

Il carbonio-13 è utilizzato anche nelle datazioni con il carbonio-14 per migliorarne la precisione.

Eccitazione

Primi stati di eccitazione^[3]

Energia	Spin	Emivita	Ampiezza relativa[4]
3089,443 keV	+1⁄2	1,7×10−15 s	0,426 eV
3684,507 keV	−3⁄2	1,1×10−15 s	0,415 eV
3853,807 keV	+5⁄2	8,6×10−12 s	5,31×10−5 eV
6864 keV	+5⁄2	8×10−20 s	6 keV
7492 keV	+7⁄2	9×10−20 s	5 keV

Isotopi vicini

Le caselle colorate corrispondono ad isotopi stabili.

		12O	13O	14O	15O	16O	17O	18O	19O	20O
	10N	11N	12N	13N	14N	15N	16N	17N	18N	19N
8C	9C	10C	11C	12C	13C	14C	15C	16C	17C	18C
7B	8B	9B	10B	11B	12B	13B	14B	15B	16B	17B
6Be	7Be	8Be	9Be	10Be	11Be	12Be	13Be	14Be	15Be	16Be

Note

1. Medical Physics, Vol. 37, No. 10.
2. S. Nicolosi.
3. Wolfram Alpha Computational Knowledge Engine - Carbon-11.
4. A causa del principio di indeterminazione di Heisenberg, ogni particella con una emivita finita ha una distribuzione di massa con un'ampiezza superiore a zero. L'ampiezza totale di tutti i decadimenti è l'ampiezza della curva di distribuzione di massa all'altezza media della stessa curva (cioè la metà del massimo della curva). Ogni via di decadimento contribuisce all'ampiezza totale di una parte chiamata ampiezza relativa (a quel decadimento).

Bibliografia

• (EN) G. Giovannetti, F. Frijia, L. Menichetti, M. Milanesi, J. H. Ardenkjaer-Larsen, D. De Marchi, V. Hartwig, V. Positano, L. Landini, M. Lombardi, M. F. Santarelli, Hyperpolarized ¹³C MRS surface coil: design and signal-to-noise ratio estimation, in Medical Physics, vol. 37, n. 10, ottobre 2010.
• S. Nicolosi, Imaging Metabolico al Carbonio 13 iperpolarizzato: stato dell'arte (PDF). URL consultato il 24 giugno 2011.

Collegamenti esterni

• (EN) Wolfram Aplha LLC, Carbon-11 - WolframAlpha Computational Knowledge Engine, su wolframalpha.com. URL consultato il 2 luglio 2011.

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