Kolisotoper

Kolisotoper är isotoper av grundämnet kol (C), det vill säga atomer och kärnor med 6 protoner och olika antal neutroner.

Isotoper

Kol har 15 kända isotoper, varav 2 är stabila (¹²C och ¹³C).

Den mest långlivade radioisotopen är ¹⁴C, med en halveringstid på 5730 år. Det är också den enda radioisotopen som förekommer naturligt – spårmängder är bildade kosmogeniskt genom reaktionen ¹⁴N + ¹n → ¹⁴C + ¹H. Den mest stabila syntetiska radioisotopen är ¹¹C, som har en halveringstid på 20,334 minuter. Alla andra radioisotoper har halveringstider under 20 sekunder, de flesta under 20 millisekunder. Den minst stabila isotopen är ⁸C, med en halveringstid på 1,98739 zeptosekunder.

Kol-11

Huvudartikel: Kol-11

¹¹C är en radioisotop vars kärna består av 6 protoner och 5 neutroner. Den sönderfaller till ¹¹B. Detta sönderfall sker främst på grund av positronemission; emellertid är det cirka 0,19–0,23 % av fallet ett resultat av elektroninfångning.^[1]^[2] Den har en halveringstid på 20,334 minuter.

¹¹C → ¹¹B + e⁺ + v_e + 0,96 MeV

¹¹C + e⁻ → ¹¹B + v_e + 1,98 MeV

¹¹C används vanligen som en radioisotop för radioaktiv märkning av molekyler i positronemissionstomografi. Bland de många molekyler som används i detta sammanhang kan nämnas radioliganden [¹¹C]DASB.

Kol-12

Huvudartikel: Kol-12

¹²C är en stabil isotop vars kärna består av 6 protoner och 6 neutroner. Det är en av de tre naturligt förekommande isotoperna och en av de två stabila isotoperna – tillsammans med ¹³C – men den är mycket mer rikligt förekommande än den senare (förhållande ≈ 99:1). Den är en särskilt viktig isotop inom fysik och kemi, eftersom det ligger till grund för definitionen av atommassenhet och Avogadros tal.

Kol-13

Huvudartikel: Kol-13

¹³C är en stabil isotop vars kärna består av 6 protoner och 7 neutroner. Det är en av de tre naturligt förekommande isotoperna och en av de två stabila isotoperna – tillsammans med ¹²C – även om den är mindre förekommande än den senare. Till skillnad från de andra två naturligt förekommande isotoperna, har den ett nollskilt spinn (¹⁄₂⁻) och kan användas i kärnmagnetisk resonans (kol-13-NMR).

Kol-14

¹⁴C är en radioisotop vars kärna består av 6 protoner och 8 neutroner. Det är en av de tre naturligt förekommande isotoperna, men den enda radioaktiva, med en halveringstid på 5730 år. Den produceras av termiska neutroner från kosmisk strålning i den övre atmosfären, och kommer ned till jorden där den absorberas av levande biologiskt material, i dess oxiderade form: koldioxid. Dess naturliga förekomst är försumbar jämfört med de två andra naturligt förekommande isotoperna, men dess radioaktivitet gör den radiometriskt påvisbar. Eftersom död vävnad inte absorberar ¹⁴C, är mängden ¹⁴C en av de metoder som används inom området för arkeologi för radiometrisk datering av biologiskt material (kol-14-metoden).

Tabell

Nuklid	Z	N	Massa (u)	Halveringstid	ST (%)	SE (MeV)	SP	Spinn	Förekomst (%)
⁸C	6	2	8,037675(25)	1,98739 × 10⁻²¹ s	2p	2,142	⁶Be	0⁺
⁹C	6	3	9,0310367(23)	0,1265 s	β⁺ (60 %)	16,498	⁹B	(³⁄₂⁻)
					β⁺ + p (23 %)	16,775	⁸B
					β⁺ + α (17 %)	16,683	⁵Li
¹⁰C	6	4	10,0168532(4)	19,255 s	β⁺	3,648	¹⁰B	0⁺
¹¹C	6	5	11,0114336(10)	20,334 min	β⁺ (99,79 %)	1,982	¹¹B	³⁄₂⁻
¹¹C	6	5	11,0114336(10)	20,334 min	ε (0,21 %)		¹¹B	³⁄₂⁻
¹²C	6	6	12	Stabil				0⁺	98,9
¹³C	6	7	13,0033548378(10)	Stabil				½⁻	1,1
¹⁴C	6	8	14,003241989(4)	5730 a	β⁻	0,156	¹⁴N	0⁺	Spår
¹⁵C	6	9	15,0105993(9)	2,449 s	β⁻	9,772	¹⁵N	½⁺
¹⁶C	6	10	16,014701(4)	0,747 s	β⁻ + n (97,9 %)	8,012	¹⁵N	0⁺
¹⁶C	6	10	16,014701(4)	0,747 s	β⁻ (2,1 %)		¹⁶N	0⁺
¹⁷C	6	11	17,022586(19)	0,193 s	β⁻ (71,59 %)	13,166	¹⁷N	(³⁄₂⁺)
¹⁷C	6	11	17,022586(19)	0,193 s	β⁻ + n (28,41 %)	7,283	¹⁶N	(³⁄₂⁺)
¹⁸C	6	12	18,02676(3)	0,092 s	β⁻ (68,5 %)	11,81	¹⁸N	0⁺
¹⁸C	6	12	18,02676(3)	0,092 s	β⁻ + n (31,5 %)	8,98	¹⁷N	0⁺
¹⁹C	6	13	19,03481(11)	0,046 s	β⁻ + n (47 %)	11,64	¹⁸N	(½⁺)
					β⁻ (46 %)	16,97	¹⁹N
					β⁻ + 2n (7 %)		¹⁷N
²⁰C	6	14	20,04032(26)	0,016 s	β⁻ + n (72 %)	13,63	¹⁹N	0⁺
²⁰C	6	14	20,04032(26)	0,016 s	β⁻ (28 %)	15,79	²⁰N	0⁺
²¹C	6	15	21,04934(54)#	30 ns	n		²⁰C	(½⁺)#
²²C	6	16	22,05720(97)#	6,2 ms	β⁻	20,097	²²N	0⁺
Denna tabell: visa • redigera

Anmärkningar

Stabila isotoper anges i fetstil.
Värden markerade med # härrör inte enbart från experimentella data, men åtminstone delvis från systematiska trender.
Osäkerheter anges i kort form i parentes efter värdet. Osäkerhetsvärden anger en standardavvikelse, utom isotopsammansättningen och standardatommassa från IUPAC, som använder expanderade osäkerhet.
Nuklidmassor är givna av IUPAP Commission on Symbols, Units, Nomenclature, Atomic Masses and Fundamental Constants (SUNAMCO).
Isotopförekomster är givna av IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
¹²C är en nuklid av särskild betydelse då den används som standard, från vilken atommassan hos alla nuklider uttrycks: dess atommassa är per definition 12 u.

Källor

^ Scobie, J.; Lewis, G. M. (1 september 1957). ”K-capture in carbon 11”. Philosophical Magazine 2 (21): sid. 1089–1099. doi:10.1080/14786435708242737. http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14786435708242737#preview. Läst 27 mars 2012.
^ Campbell, J. L.; Leiper, W.; Ledingham, K. W. D.; Drever, R. W. P.. ”The ratio of K-capture to positron emission in the decay of 11C”. Nuclear Physics A 96 (2): sid. 279–287. doi:10.1016/0375-9474(67)90712-9. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0375947467907129. Läst 27 mars 2012.

Isotopmassor:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). ”The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics 729: sid. 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf.
Isotopsammansättning och standardatommassa:
- J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). ”Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 75 (6): sid. 683–800. doi:10.1351/pac200375060683. http://www.iupac.org/publications/pac/75/6/0683/pdf/.
- M. E. Wieser (2006). ”Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 78 (11): sid. 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051. http://iupac.org/publications/pac/78/11/2051/pdf/.
Spinn och isomerdata:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). ”The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729: sid. 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf.
- National Nuclear Data Center. ”NuDat 2.1 database”. Brookhaven National Laboratory. http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/. Läst 1 september 2005.
- N. E. Holden (2004). ”Table of the Isotopes, Section 11”. i D. R. Lide. CRC Handbook of Chemistry and Physics (85th). CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9

[c11-1] Scobie, J.; Lewis, G. M. (1 september 1957). ”K-capture in carbon 11”. Philosophical Magazine 2 (21): sid. 1089–1099. doi:10.1080/14786435708242737. http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14786435708242737#preview. Läst 27 mars 2012.

[c11-2-2] Campbell, J. L.; Leiper, W.; Ledingham, K. W. D.; Drever, R. W. P.. ”The ratio of K-capture to positron emission in the decay of 11C”. Nuclear Physics A 96 (2): sid. 279–287. doi:10.1016/0375-9474(67)90712-9. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0375947467907129. Läst 27 mars 2012.

[1]

[2]