Isótopos de carbono - Isotopes of carbon

Principais isótopos de carbono   ( 6 C)
Isótopo Decair
abundância meia-vida ( t 1/2 ) modo produtos
11 C syn 20 minutos β + 11 B
12 C 98,9% estábulo
13 C 1,1% estábulo
14 C 1 ppt 5730 anos β - 14 N
Peso atômico padrão A r, padrão (C) [12,009612.0116 ] convencional: 12.011

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)
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
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
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.

11
C
11
B
+
e+
+
ν
e
+ 0,96  MeV
11
C
+
e-
11
B
+
ν
e
+ 1,98  MeV

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).

Veja também

Referências