Hva er to isotoper av karbon?

Hva er to isotoper av karbon?


Isotoper av et grunnstoff har forskjellig antall nøytroner i sine kjerner; følgelig, selv om de fremdeles er det samme element, har de forskjellige atomvekter. Noen isotoper har et forhold mellom nøytroner til protoner som får dem til å bli ustabil og forråtnelse, utsende stråling i prosessen. En radioaktiv isotop av karbon er spesielt nyttig i radiokarbondatering.

typer

Syv forskjellige isotoper av karbon eksisterer. Alle av dem har seks protoner i deres kjerner, men det antall nøytroner som er forskjellig mellom dem. To av disse, karbon-12, og karbon-13, er stabile (dvs. ikke forråtnelse) og rikelig i naturen; som du kan gjette fra sine massetall, har de seks og syv nøytroner hhv. De fem gjenværende isotoper av karbon er alle radioaktive; noen av dem er svært kortvarig.

Karbon-13

Karbon-12 er den mest tallrike isotop av karbon, bestående av over 98 prosent av karbon som finnes i naturen. Karbon-13 står for en annen 1,1 prosent. Dens lave overflod faktisk gjør det svært nyttig for organiske kjemikere, som ofte bruker en teknikk som kalles karbon-13 NMR til å analysere strukturen av molekyler (i forbindelse med proton NMR). Som et hydrogenatom, men i motsetning til karbon-12, har karbon-13-kjerne en netto spinn, noe som betyr at den oppviser en interessant form for oppførsel i nærvær av et eksternt magnetfelt.

En karbon-13 kjernen kan ha en spin verdi (i utgangspunktet analogt til dreieimpuls) fra +1/2 eller -1/2. Vanligvis har disse to tilstandene har lik energi, men når et eksternt magnetisk felt påtrykkes, vil en tilstand ha høyere energi enn den andre. En enkel måte å tenke på dette er å forestille karbon-13 kjerner som små magneter; De kan enten være på linje med ytre magnetfelt eller innrette seg mot det, og de trenger mer energi for å oppnå den sistnevnte konfigurasjon. Ved å føre radiobølger gjennom prøven, kan forskere bestemme forskjellen i energi mellom disse to tilstander for hvert karbonatom 13 i molekylet, og disse dataene bidra til å finne ut av strukturen av forbindelsen.

Carbon-14

Karbon-14 er radioaktivt og langt mindre enn rikelig enten karbon-12 eller karbon-13; det komponerer bare to-trillionths av naturlig forekommende karbon. Det har en halveringstid på 5700 år, noe som betyr at det vil ta 5.700 år for halvparten av det karbon-14 i en prøve for forfall. Forutsatt at mengden av karbon-14 opprinnelig var til stede er kjent eller kan utledes, kan forskere bruker mengden av resterende karbon-14 hittil mange gjenstander som de som finnes ved arkeologiske funnsteder. Denne teknikken kalles radiokarbon dating.

andre isotoper

De tre resterende isotoper av karbon har ekstremt kort halveringstid. Karbon-9 har en halveringstid målt i brøkdelen av et sekund; Karbon-10 har en halveringstid på 19,3 sekunder, mens karbon-11 har en halveringstid på 20,3 minutter. All avgir positroner når de visner. Et positron er antimaterie motstykket til et elektron, og når den kolliderer med et elektron, de to utslette hverandre, frigjøre energi.