نظائر الكربون

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

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[عدل]

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 + e11B + νe + 3.17 MeV

حيث νe هو رمز إلكترون نيوترينو.

نظائر طبيعية[عدل]

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[عدل]

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

المصادر[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ أ ب Scobie، J.؛ Lewis, G. M. (1 September 1957). "K-capture in carbon 11". Philosophical Magazine 2 (21): 1089–1099. Bibcode:1957PMag....2.1089S. doi:10.1080/14786435708242737. اطلع عليه بتاريخ 27 March 2012. 
  2. ^ أ ب Campbell، J.L.؛ Leiper, W., Ledingham, K.W.D., Drever, R.W.P. "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. اطلع عليه بتاريخ 27 March 2012. 
  3. ^ http://www.nucleonica.net/unc.aspx