# نظائر الكربون

للكربون (C) خمس عشر نظير معروف تتراوح الكتلة الذرية لها ما بين $^8$C و $^{22}$C ، اثنان منها نظيرين مستقرين: $^{12}$C و$^{13}$C. يعد النظير $^{14}$C ذو عمر النصف الأطول من بين النظائر المشعة ويبلغ 5700 سنة، وهو النظير المشع الوحيد الموجود في الطبيعة، ويتكون وفق المعادلة:
$^{14}$N + $^1$n → $^{14}$C + $^1$H
أكثر نظير مشع مصطنع ثابت للكربون هو النظير كربون-11 $^{11}$C، والذي لديه عمر نصف مقداره 20.334 دقيقة، في حين أن باقي قيم عمر النصف لباقي النظائر المشعة أقل من 20 ثانية، مع العلم أن أغلبها تحت 200 ميلي ثانية. أقل هذه النظائر ثباتاً هو النظير كربون-8 بعمر نصف 2.0 × 10$^{−21}$ ثانية.

## كربون-11

إن النظير كربون-11 $^{11}$C هو من النظائر المشعة للكربون، وهو غير ثابت حيث يضمحل إلى البورون-11. هذا الاضمحلال يحدث بشكل رئيسي بسبب إصدار بوزيترون، مع العلم أن 0.19-0.23% من وقت الاضمحلال هذا يحدث بسبب اصطياد إلكترون.
يبلغ عمر النصف لهذا النظير 20.38 دقيقة.
    $^{11}$C → $^{11}$B + e$^+$ + ν$_e$ + 0.96 MeV
    $^{11}$C + e$^−$ → $^{11}$B + ν$_e$ + 3.17 MeV
حيث ν$_e$ هو رمز إلكترون نيوترينو.

## نظائر طبيعية

هناك ثلاث نظائر طبيعية للكربون وهي كربون-12 وكربون-13 وكربون-14. $^{12}$C و $^{13}$C نظيران ثابتان، لكن الوفرة الأكبر للكربون-12 والذي يشكل نسبة 99:1 من الكربون في الطبيعة مقابل كربون-13، أما $^{14}$C فيتم إنتاجه بواسطة النيوترونات من الإشعاع الكوني في الغلاف الجوي الأعلى وينتقل إلى الأرض حيث يمتص من قبل الأحياء ويدخل الدورة الحيوية. يشكل $^{14}$C نسبة قليلة جداً من توزع الكربون في الأرض ولكنه ذو أهمية كبيرة لاستخدامه في التأريخ الإشعاعي.

## جدول النظائر

| الرمز | Z(ب) | N(ن) | كتلة النظير (u) | عمر النصف | نمط الاضمحلال | ناتج الاضمحلال | لف مغزلي | تركيب النظائر التمثيلي (كسر مولي) | مجال التفاوت الطبيعي (كسر مولي) |
| $^8$C | 6 | 2 | 8.037675 | 2.0 × 10$^{−21}$ s [230 كيلو إلكترون فولت] | 2p | $^6$Be | 0+ | | |
| $^9$C | 6 | 3 | 9.0310367 | 126.5 ميلي ثانية | β$^+$ 60% | $^9$B | 3/2- | | |
| $^9$C | 6 | 3 | 9.0310367 | 126.5 ميلي ثانية | β$^+$, p 23% | $^8$Be | 3/2- | | |
| $^9$C | 6 | 3 | 9.0310367 | 126.5 ميلي ثانية | β$^+$, α 17% | $^5$Li | 3/2- | | |
| $^{10}$C | 6 | 4 | 10.0168532 | 19.290 ثانية | β$^+$ | $^{10}$B | 0+ | | |
| $^{11}$C | 6 | 5 | 11.0114336 | 20.334 دقيقة | β$^+$ 99.79% | $^{11}$B | 3/2- | | |
| $^{11}$C | 6 | 5 | 11.0114336 | 20.334 دقيقة | اصطياد إلكترون 0.21% | $^{11}$B | 3/2- | | |
| $^{12}$C | 6 | 6 | 12 بالضبط | مستقر | مستقر | مستقر | 0+ | 0.9893 | 0.98853- 0.99037 |
| $^{13}$C | 6 | 7 | 13.0033548378 | مستقر | مستقر | مستقر | 1/2- | 0.0107 | 0.00963- 0.01147 |
| $^{14}$C | 6 | 8 | 14.003241989 | 5,730 سنة | β$^−$ | $^{14}$N | 0+ | نادر | <10$^{−12}$ |
| $^{15}$C | 6 | 9 | 15.0105993 | 2.449 ثانية | β$^−$ | $^{15}$N | 1/2+ | | |
| $^{16}$C | 6 | 10 | 16.014701 | 0.747 ثانية | β$^−$, n 97.9% | $^{15}$N | 0+ | | |
| $^{16}$C | 6 | 10 | 16.014701 | 0.747 ثانية | β$^−$ 2.1% | $^{16}$N | 0+ | | |
| $^{17}$C | 6 | 11 | 17.022586 | 193 ميلي ثانية | β$^−$ 71.59% | $^{17}$N | (3/2+) | | |
| $^{17}$C | 6 | 11 | 17.022586 | 193 ميلي ثانية | β$^−$, n 28.41% | $^{16}$N | (3/2+) | | |
| $^{18}$C | 6 | 12 | 18.02676 | 92 ميلي ثانية | β$^−$ 68.5% | $^{18}$N | 0+ | | |
| $^{18}$C | 6 | 12 | 18.02676 | 92 ميلي ثانية | β$^−$, n 31.5% | $^{17}$N | 0+ | | |
| $^{19}$C | 6 | 13 | 19.03481 | 46.2 ميلي ثانية | β$^−$, n 47.0% | $^{18}$N | (1/2+) | | |
| $^{19}$C | 6 | 13 | 19.03481 | 46.2 ميلي ثانية | β$^−$ 46.0% | $^{19}$N | (1/2+) | | |
| $^{19}$C | 6 | 13 | 19.03481 | 46.2 ميلي ثانية | β$^−$, 2n 7% | $^{17}$N | (1/2+) | | |
| $^{20}$C | 6 | 14 | 20.04032 | 16 ميلي ثانية | β$^−$, n 72.0% | $^{19}$N | 0+ | | |
| $^{20}$C | 6 | 14 | 20.04032 | 16 ميلي ثانية | β$^−$ 28.0% | $^{20}$N | 0+ | | |
| $^{21}$C | 6 | 15 | 21.04934 | <30 نانو ثانية | n | $^{20}$C | (1/2+)# | | |
| $^{22}$C | 6 | 16 | 22.05720 | 6.2 ميلي ثانية | β$^−$ | $^{22}$N | 0+ | | |
* ↑ النظائر المستقرة بالخط الغليظ
* ↑ يضمحل بشكل متتابع عن طريق إصدار بروتوني مضاعف إلى $^4$He من خلال التفاعل: $^8$C -> $^4$He + 4$^1$H
* ↑ يضمحل تلقائياً عن طريق إصدار بروتوني إلى $^8$Be والذي يضمحل تلقائياً إلى ذرتي $^4$He من خلال التفاعل: $^9$C -> 2$^4$He + $^1$H + e$^+$
* ↑ يضمحل تلقائياً إلى ذرتي $^4$He من خلال التفاعل $^9$C -> 2$^4$He + $^1$H + e$^+$
* ↑ يضمحل تلقائياً عن طريق إصدار بروتوني إلى $^4$He من خلال التفاعل: $^9$C -> 2$^4$He + $^1$H + e$^+$
* ↑ يستخدم في وسم الجزيئات في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني
* ↑ تعرّف وحدة الكتل الذرية على أنها 1/12 من كتلة الكربون-12 في الحالة الأرضية
* ↑ تستخدم نسبة $^{12}$C إلى $^{13}$C لقياس الفعالية الحيوية في الحقبات القديمة والأنواع المختلفة للتركيب الضوئي
* ↑ له استخدام مهم في التأريخ الإشعاعي
* ↑ له منشأ كوني وينتج من اصطدام النيوترونات مع النيتروجين-14 $^{14}$N حسب التفاعل $^{14}$N + $^1$n -> $^{14}$C + $^1$H
* ↑ لديه نيوترون هالو واحد
* ↑ لديه 2 نيوترون هالو

## اقرأ أيضا

* تخليق العناصر

## المصادر

* Flannery, T 2005, The weather makers: the history & future of climate change, The Text Publishing Company, Melbourne, Australia. ISBN 1920885 84 6.
* Isotope masses from:
** G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. ج. 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2020-08-09.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
* Isotopic compositions and standard atomic masses from:
** 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. ج. 75 ع. 6: 683–800. DOI:10.1351/pac200375060683. مؤرشف من الأصل في 2019-01-04.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
** M. E. Wieser (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. ج. 78 ع. 11: 2051–2066. DOI:10.1351/pac200678112051. مؤرشف من الأصل في 2019-01-04. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |laysummary= تم تجاهله (مساعدة)
* Half-life, spin, and isomer data selected from the following sources.
** G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties" (PDF). Nuclear Physics A. ج. 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2020-08-09.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
** National Nuclear Data Center. "NuDat 2.1 database". Brookhaven National Laboratory. مؤرشف من الأصل في 2019-10-14. اطلع عليه بتاريخ September 2005. {{استشهاد ويب}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة)
** N. E. Holden (2004). "Table of the Isotopes". في D. R. Lide (المحرر). CRC Handbook of Chemistry and Physics (ط. 85th). CRC Press. Section 11. ISBN:978-0849304859.