Isotopi del carbonio

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Configurazione elettronica del carbonio

Il carbonio (C) ha 15 isotopi conosciuti, dall'8C al 22C, due dei quali (12C e 13C) sono stabili. Solo tre isotopi (12C, 13C e 14C) possono essere trovati in natura, tutti gli altri sono prodotti artificialmente.

Descrizione[modifica | modifica sorgente]

Carbonio-8[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Carbonio-8.

Il carbonio-8 o 8C è un isotopo radioattivo instabile del carbonio avente 6 protoni e 2 neutroni. Decade a Berillio-6 ed ha una brevissima emivita che non ne permette nessun utilizzo pratico.

Carbonio-9[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Carbonio-9.

Il carbonio-9 o 9C è un isotopo radioattivo instabile del carbonio avente 6 protoni e 3 neutroni. Decade ad Elio-4 in vari modi e non ha utilizzi pratici data la sua breve emivita.

Carbonio-10[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Carbonio-10.

Il carbonio-10 o 10C è un isotopo radioattivo del carbonio avente 6 protoni e 4 neutroni. Esso decade a Boro-10 e non ha utilizzi pratici data la sua breve emivita.

Carbonio-11[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Carbonio-11.

Il carbonio-11 o 11C è un isotopo radioattivo del carbonio avente 6 protoni e 5 neutroni. Decade a boro-11 con emissione di un positrone. Il carbonio-11 ha una emivita di circa 20 minuti ed è usato comunemente come radioisotopo per marcare le molecole per l'uso con la tomografia ad emissione di positroni.

Carbonio-12[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Carbonio.

Il carbonio-12 o 12C è un isotopo stabile del carbonio. È quello più abbondante in natura (98,98%[1]) e non è radioattivo. Ha 6 protoni e 6 neutroni.

Carbonio-13[modifica | modifica sorgente]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Carbonio-13.

Il carbonio-13 o 13C è un isotopo stabile del carbonio. È quello meno abbondante in natura tra gli isotopi stabili del carbonio (1,11%[2]) ed ha 6 protoni e 7 neutroni.

Carbonio-14[modifica | modifica sorgente]

Catena di decadimento di 14C
Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Carbonio-14.

Il carbonio-14 o 14C è un isotopo radioattivo naturale del carbonio avente 6 protoni e 8 neutroni. Ha una emivita molto lunga (5700 anni[3]) e decade per emissione di elettroni ad azoto. Il carbonio-14 è prodotto naturalmente negli strati alti della troposfera e nella stratosfera ed è presente nei composti organici secondo un preciso rapporto (abbondanza isotopica).[4] Viene utilizzato nella radiodatazione di documenti antichi o ossa di animali e ominidi o piante.

Carbonio-15[modifica | modifica sorgente]

Il carbonio-15 o 15C è un isotopo radioattivo (radionuclide, attività specifica: 1.136 × 1010 TBq/g[5]) del carbonio avente 6 protoni e 9 neutroni. La tendenza è che un neutrone divenga un protone, con emissione di un positrone:

15C → e+ + 15N + 9.772 MeV[5]

Il carbonio-15 ha una emivita molto breve (2.450 s[5]) e non ha utilizzi pratici.

Carbonio-16[modifica | modifica sorgente]

Catene di decadimento del 16C

Il carbonio-16 o 16C è un isotopo radioattivo (radionuclide, attività specifica: 3.48 × 1010 TBq/g[6]) del carbonio avente 6 protoni e 10 neutroni. La tendenza dell'isotopo è di cedere o trasformare neutroni, che sono in eccesso rispetto ai protoni, infatti il decadimento principale (97.9%) è con emissione di un neutrone e trasformazione di un altro in protone (con emissione di un positrone):

16C → n + e+ + 15N + 5.52137 MeV[6]

Nel 2% dei casi, il neutrone singolo non viene emesso, così il carbonio-16 decade ad azoto-16 con semplice emissione di un positrone. Tuttavia l'azoto-16 è radioattivo ed instabile e decade a sua volta ad ossigeno-16 (<100%) o a carbonio-12 (1 × 10-5 %):

16C → e+ + 16Ne+ + 16O
16C → 16O + 2e+ (reazione complessiva)
16C → e+ + 16Ne+ + α + 12C
16C → 12C + 2e+ + α (reazione complessiva)

L'emivita brevissima del carbonio-16 (747 millisecondi) non ne permette alcun utilizzo pratico.

Carbonio-17[modifica | modifica sorgente]

Il carbonio-17 o 17C è un isotopo radioattivo del carbonio avente 6 protoni e 11 neutroni. Decade ad azoto con emissione di un elettrone e talvolta anche di un neutrone. Il carbonio-17 ha una breve emivita che non ne permette alcun utilizzo pratico.

Carbonio-18[modifica | modifica sorgente]

Il carbonio-18 o 18C è un isotopo radioattivo del carbonio avente 6 protoni e 12 neutroni. Decade ad azoto con emissione di un elettrone e talvolta anche di un neutrone. Il carbonio-18 ha una breve emivita che non ne permette alcun utilizzo pratico.

Carbonio-19[modifica | modifica sorgente]

Il carbonio-19 o 19C è un isotopo radioattivo del carbonio avente 6 protoni e 13 neutroni. Decade ad azoto con emissione di un elettrone e di neutroni. Il carbonio-19 ha una breve emivita che non ne permette alcun utilizzo pratico.

Carbonio-20[modifica | modifica sorgente]

Il carbonio-20 o 20C è un isotopo radioattivo del carbonio avente 6 protoni e 14 neutroni. Decade ad azoto con emissione di un elettrone e di un neutrone. Il carbonio-20 ha una breve emivita che non ne permette alcun utilizzo pratico.

Carbonio-21[modifica | modifica sorgente]

Il carbonio-21 o 21C è un isotopo radioattivo del carbonio avente 6 protoni e 15 neutroni. Decade a 20C con emissione di un neutrone. Il carbonio-21 ha una brevissima emivita che non ne permette alcun utilizzo pratico.

Carbonio-22[modifica | modifica sorgente]

Il carbonio-22 o 22C è un isotopo radioattivo, finora il più pesante scoperto, del carbonio avente 6 protoni e 16 neutroni. Decade ad azoto con emissione di un elettrone e di un neutroni. Il carbonio-22 ha una emivita molto breve che non ne permette alcun utilizzo pratico.

Tabella degli isotopi[modifica | modifica sorgente]

Massa atomica standard: 12,0107(8) u

Simbolo Z N Massa isotopica (u)[n 1] Emivita[n 1] Spin nucleare Tipo di
decadimento
Prodotto
di decadimento
Abbondanza
isotopica
8C 6 2 8.037675(25) 2.0(4) × 10−21 s 0 2p 6Be
9C 6 3 9.0310367(23) 126.5(9) ms +3/2 β+ (60%) 9B
β+, p (23%) 8Be
β+, α (17%) 5Li
10C 6 4 10.0168532(4) 19.290(12) s 0 β+ 10B
11C 6 5 11.0114336(10) 20.334(24) min -3/2 β+ 11B
12C 6 6 12 esatto[n 2] STABILE 0 98,93(8)%
13C[n 3] 6 7 13.0033548378(10) STABILE -1/2 1.07(8)%
14C[n 4] 6 8 14.003241989(4) 5.70(3) × 103 anni 0 β- 14N < 10−12%
15C 6 9 15.0105993(9) 2.449(5) s +1/2 β- 15N
16C 6 10 16.014701(4) 0.747(8) s 0 β-, n (97.9%) 15N
β- (2.1%) 16N
17C 6 11 17.022586(19) 193(5) ms +3/2 β- (71.59%) 17N
β-, n (28.41%) 16N
18C 6 12 18.02676(3) 92(2) ms +3/2 β- (68.5%) 18N
β-, n (31.5%) 17N
19C 6 13 19.03481(11) 46.2(23) ms +1/2 β-, n (47.0%) 18N
β- (46.0%) 19N
β-, 2n (7.0%) 17N
20C 6 14 20.04032(26) 16(3) ms 0 β-, n (72.0%) 19N
β- (28,0%) 20N
21C 6 15 21.04934(54) <30 ns +1/2 n 20C
22C 6 16 22.05720(97) 6.2(13) ms 0 β- 22N -
  1. ^ a b Tra parentesi è indicata l'incertezza sulle ultime cifre, che denota una deviazione standard.
  2. ^ L'unità di massa atomica è definita come 1/12 della massa di un atomo di 12C allo stato fondamentale
  3. ^ Il rapporto tra 12C e 13C è usato come misura della produttività biologica dei tempi antichi e per analizzare tipi diversi di fotosintesi.
  4. ^ Trova un uso importante nella Datazione radiometrica

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Wolfram Alpha Computational Knowledge Engine - Carbon-12, op. cit.
  2. ^ Wolfram Alpha Computational Knowledge Engine - Carbon-13, op. cit.
  3. ^ Wolfram Alpha Computational Knowledge Engine - Carbon-14, op. cit.
  4. ^ P. Bosco, A. Giovannini, G. Plancher, M. Vulcan, op. cit.
  5. ^ a b c Wolfram Alpha Computational Knowledge Engine - Carbon-15, op. cit.
  6. ^ a b Wolfram Alpha Computational Knowledge Engine - Carbon-16, op. cit.

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

chimica Portale Chimica: Il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia