Isótopos de carbono - Isotopes of carbon
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Peso atômico padrão A r, padrão (C) | [12,0096 , 12.0116 ] convencional: 12.011 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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O carbono ( 6 C) possui 15 isótopos conhecidos , de 8 C a 22 C, dos quais 12 C e 13 C são estáveis . O radioisótopo de vida mais longa é 14 C , com meia-vida de 5.730 anos. Este também é o único radioisótopo de carbono encontrado na natureza - traços são formados cosmogenicamente pela reação 14 N + 1 n → 14 C + 1 H. O radioisótopo artificial mais estável é 11 C, que tem meia-vida de 20.364 minutos. Todos os outros radioisótopos têm meia-vida inferior a 20 segundos, a maioria inferior a 200 milissegundos. O isótopo menos estável é 8 C, com meia-vida de 2,0 x 10 −21 s.
Lista de isótopos
Nuclídeo |
Z | N |
Massa isotópica ( Da ) |
Meia-vida [ largura de ressonância ] |
Modo de decaimento |
Isótopo filha |
Giro e paridade |
Abundância natural (fração molar) | |
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Proporção normal | Faixa de variação | ||||||||
8 C | 6 | 2 | 8.037643 (20) | 3,5 (1,4) × 10 −21 s [230 (50) keV] |
2p |
6 Ser |
0+ | ||
9 C | 6 | 3 | 9.0310372 (23) | 126,5 (9) ms | β + , p (61,6%) |
8 Ser |
(3 / 2−) | ||
β + , α (38,4%) |
5 Li |
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10 C | 6 | 4 | 10.01685322 (8) | 19,3009 (17) s | β + |
10 B |
0+ | ||
11 C | 6 | 5 | 11.01143260 (6) | 20,364 (14) min | β + (99,79%) |
11 B |
3/2− | ||
EC (0,21%) |
11 B |
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12 C | 6 | 6 | 12 exatamente | Estábulo | 0+ | 0,9893 (8) | 0,98853–0,99037 | ||
13 C | 6 | 7 | 13,00335483521 (23) | Estábulo | 1/2− | 0,0107 (8) | 0,00963–0,01147 | ||
14 C | 6 | 8 | 14,003241988 (4) | 5.730 anos | β - |
14 N |
0+ | Vestígio | < 10-12 |
15 C | 6 | 9 | 15.0105993 (9) | 2,449 (5) s | β - |
15 N |
1/2 + | ||
16 C | 6 | 10 | 16.014701 (4) | 0,747 (8) s | β - , n (97,9%) |
15 N |
0+ | ||
β - (2,1%) |
16 N |
||||||||
17 C | 6 | 11 | 17.022579 (19) | 193 (5) ms | β - (71,6%) |
17 N |
(3/2 +) | ||
β - , n (28,4%) |
16 N |
||||||||
18 C | 6 | 12 | 18.02675 (3) | 92 (2) ms | β - (68,5%) |
18 N |
0+ | ||
β - , n (31,5%) |
17 N |
||||||||
19 C | 6 | 13 | 19,03480 (11) | 46,2 (23) ms | β - , n (47,0%) |
18 N |
(1/2 +) | ||
β - (46,0%) |
19 N |
||||||||
β - , 2n (7%) |
17 N |
||||||||
20 C | 6 | 14 | 20.04026 (25) | 16 (3) ms [14 (+ 6-5) ms] |
β - , n (70%) |
19 N |
0+ | ||
β - (30%) |
20 N |
||||||||
21 C | 6 | 15 | 21,04900 (64) # | <30 ns | n |
20 C |
(1/2 +) # | ||
22 C | 6 | 16 | 22,05755 (25) | 6,2 (13) ms [6,1 (+ 14-12) ms] |
β - |
22 N |
0+ |
Carbon-11
Carbon-11 ou 11 C é um isótopo radioativo de carbono que decai em boro-11 . Este decaimento ocorre principalmente devido à emissão de pósitrons , com cerca de 0,19–0,23% dos decaimentos ocorrendo por captura de elétrons . Tem meia-vida de 20.364 minutos.
É produzido a partir de nitrogênio em um ciclotron pela reação
-
14
N
+
p
→ 11
C
+ 4
Ele
Carbon-11 é comumente usado como um radioisótopo para a marcação radioativa de moléculas na tomografia por emissão de pósitrons . Entre as muitas moléculas utilizadas neste contexto estão os radioligantes [11
C
] DASB e [11
C
] Cimbi-5 .
Isótopos naturais
Existem três isótopos de carbono que ocorrem naturalmente : 12, 13 e 14. 12 C e 13 C são estáveis, ocorrendo em uma proporção natural de aproximadamente 93: 1 . 14 C é produzido por nêutrons térmicos da radiação cósmica na alta atmosfera e é transportado para a terra para ser absorvido por material biológico vivo. Isotopicamente, 14 C constitui uma parte insignificante; mas, como é radioativo com meia-vida de 5.700 anos, é radiometricamente detectável. Como o tecido morto não absorve 14 C, a quantidade de 14 C é um dos métodos usados no campo da arqueologia para datação radiométrica de material biológico.
Paleoclima
12 C e 13 C são medidos como a razão isotópica δ 13 C em foraminíferos bentônicos e usados como um substituto para a ciclagem de nutrientes e a troca ar-mar dependente da temperatura de CO 2 (ventilação) ( Lynch-Stieglitz et al., 1995). As plantas acham mais fácil usar os isótopos mais leves ( 12 C) quando convertem a luz solar e o dióxido de carbono em alimentos. Assim, por exemplo, grandes florações de plâncton (organismos que flutuam livremente) absorvem grandes quantidades de 12 C dos oceanos. Originalmente, o 12 C foi incorporado principalmente à água do mar da atmosfera. Se os oceanos em que vive o plâncton são estratificados (o que significa que há camadas de água quente perto do topo e água mais fria mais abaixo), então a água da superfície não se mistura muito com as águas mais profundas, de modo que quando o plâncton morre , ele afunda e tira 12 C da superfície, deixando as camadas superficiais relativamente ricas em 13 C. Onde as águas frias jorram das profundezas (como no Atlântico Norte), a água carrega 12 C de volta com ela. Portanto, quando o oceano era menos estratificado do que hoje, havia muito mais 12 C nos esqueletos das espécies que vivem na superfície. Outros indicadores do clima anterior incluem a presença de espécies tropicais, anéis de crescimento de corais, etc.
Rastreando fontes de alimentos e dietas
As quantidades dos diferentes isótopos podem ser medidas por espectrometria de massa e comparadas a um padrão ; o resultado (por exemplo, o delta de 13 C = δ 13 C) é expresso como partes por mil (‰):
- ‰
Isótopos de carbono estáveis no dióxido de carbono são utilizados diferencialmente pelas plantas durante a fotossíntese . Gramíneas em climas temperados ( cevada , arroz , trigo , centeio e aveia , além de girassol , batata , tomate , amendoim , algodão , beterraba sacarina e a maioria das árvores e suas nozes / frutas, rosas e grama do Kentucky ) seguem uma via fotossintética C3 que irá produz valores de δ 13 C com média de cerca de −26,5 ‰. Gramíneas em climas áridos quentes ( milho em particular, mas também painço , sorgo , cana-de-açúcar e capim - colchão ) seguem uma via fotossintética C4 que produz valores de δ 13 C em média cerca de -12,5 ‰.
Segue-se que comer essas plantas diferentes afetará os valores de δ 13 C nos tecidos do corpo do consumidor. Se um animal (ou humano) comer apenas plantas C3, seus valores de δ 13 C serão de −18,5 a −22,0 ‰ em seu colágeno ósseo e −14,5 ‰ na hidroxilapatita de seus dentes e ossos.
Em contraste, os alimentadores C4 terão colágeno ósseo com valor de -7,5 ‰ e valor de hidroxilapatita de -0,5 ‰.
Em estudos de caso reais, os comedores de milho e milho podem ser facilmente diferenciados dos comedores de arroz e trigo. Estudar como essas preferências alimentares são distribuídas geograficamente ao longo do tempo pode iluminar os caminhos de migração das pessoas e os caminhos de dispersão de diferentes culturas agrícolas. No entanto, os grupos humanos frequentemente misturam plantas C3 e C4 (o norte da China historicamente subsistiu de trigo e milho), ou misturou grupos de plantas e animais (por exemplo, o sudeste da China subsistindo de arroz e peixe).