Carbonio-13

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Carbonio-13
Generalità
Simbolo 13C
Protoni 6
Neutroni 7
Peso atomico 13.00335483778 u
Abbondanza isotopica 1,11 %
Proprietà fisiche
Spin -1/2
Emivita stabile
Decadimento assente
Prodotto di decadimento 13C non decade, non trasmuta.
Energia di legame 7.469849 MeV
Energia in eccesso 3.12501129 MeV

Il carbonio-13 (13C) è un isotopo non radioattivo del carbonio, composto da 6 protoni e 7 neutroni. È il più raro dei due isotopi stabili del carbonio reperibili in natura (l'altro è il carbonio-12): infatti sulla terra solo l'1,1% dell'ammontare complessivo del carbonio si presenta sotto questa forma.

Utilizzi[modifica | modifica sorgente]

Uno scanner per MRI da 3 Tesla

Il 13C trova applicazioni in medicina, dalla misura della sua concentrazione mediante spettrografia di massa permette di stimare la diversa capacità di assorbimento degli isotopi del carbonio di differenti organismi viventi e differenti tessuti. Come nello studio del metabolismo cardiaco mediante spettroscopia di Risonanza Magnetica (MRI), dove il carbonio-11 viene usato come tracciante.[1] Si sfrutta la polarizzazione elettronica del 13C, facilmente ottenibile tramite radiofrequenza, oppure l'iperpolarizzazione del nucleo.[2]

Ciò permette lo studio di molte casistiche perché il 13C può essere facilmente distribuito in tutti i tessuti dell'organismo. Inoltre è anche più efficiente del 1H usato per l'1HMRI perché è più lungo il tempo di rilassamento del nucleo iperpolarizzato (da 10 a 60 secondi).[2]

Il carbonio-13 è utilizzato anche nelle datazioni con il carbonio-14 per migliorarne la precisione.

Eccitazione[modifica | modifica sorgente]

Primi stati di eccitazione[3]
Energia Spin Emivita Ampiezza relativa[4]
3089.443 KeV +1/2 1.7 × 10-15  s 0.426 eV
3684.507 KeV -3/2 1.1 × 10-15  s 0.415 eV
3853.807 KeV +5/2 8.6 × 10-12  s 5.31 × 10-5  eV
6864 KeV +5/2 8 × 10-20  eV 6 KeV
7492 KeV +7/2 9 × 10-20  eV 5 KeV

Isotopi vicini[modifica | modifica sorgente]

Le caselle colorate corrispondono ad isotopi stabili.

12O 13O 14O 15O 16O 17O 18O 19O 20O
10N 11N 12N 13N 14N 15N 16N 17N 18N 19N
8C 9C 10C 11C 12C 13C 14C 15C 16C 17C 18C
7B 8B 9B 10B 11B 12B 13B 14B 15B 16B 17B
6Be 7Be 8Be 9Be 10Be 11Be 12Be 13Be 14Be 15Be 16Be

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Medical Physics, op. cit., Vol. 37, No. 10
  2. ^ a b S. Nicolosi, op. cit.
  3. ^ Wolfram Alpha Computational Knowledge Engine - Carbon-11, op. cit.
  4. ^ A causa del principio di indeterminazione di Heisenberg, ogni particella con una emivita finita ha una distribuzione di massa con un'ampiezza superiore a zero. L'ampiezza totale di tutti i decadimenti, è l'ampiezza della curva di distribuzione di massa all'altezza media della stessa curva (cioè la metà del massimo della curva). Ogni via di decadimento contribuisce all'ampiezza totale di una parte chiamata ampiezza relativa (a quel decadimento).

Pubblicazioni[modifica | modifica sorgente]

  • (EN) G. Giovannetti, F. Frijia, L. Menichetti, M. Milanesi, J. H. Anrdenkjaer-Larsen, D. De Marchi, V. Hartwig, V. Positano, L. Landini, M. Lombardi, M. F. Santarelli, Hyperpolarized 13C MRS surface coil: design and signal-to-noise ratio estimation in Medical Physics, vol. 37, n. 10, ottobre 2010.
  • S. Nicolosi, Imaging Metabolico al Carbonio 13 iperpolarizzato: stato dell'arte. URL consultato il 24 giugno 2011.

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]