# Isòtops del carboni

Els isòtops del carboni són els núclids o àtoms que tenen el mateix nombre atòmic que l'element químic carboni, és a dir, que tenen sis protons, tot i tenir entre ells un nombre diferent de neutrons i, per tant, diferent nombre màssic. Els isòtops del carboni més estables són el carboni 11, el carboni 12, el carboni 13 i el carboni 14, aquests tres darrers es troben de manera espontània a la natura i se'n diu que són "naturals". El carboni 11 és l'isòtop sintètic més estable, amb un període de semidesintegració d'uns vint minuts. El carboni és un element sòlid no metàl·lic que té símbol químic C i massa atòmica estàndard de 12.0107(8) u.

## Isòtops naturals

Existeixen tres isòtops del carboni que ocorren a la naturalesa: 12, 13 i 14. El carboni 12 és de lluny el més freqüent, amb una abundància natural del 99%. El carboni 12 i el carboni 13 són estables mentre que el carboni 14 és un isòtop radioactiu molt rar a la natura i que té un període de semidesintegració d'uns milers d'anys. El C-14 emet partícules beta i s'utilitza entre altres coses per a estimar l'edat de les troballes arqueològiques.

## Taula

| Símbol del núclid | Z(p) | N(n) | Massa isotòpica (u) | Període de semidesintegració | Espín nuclear | Composició isotòpica representativa (fracció molar) | Rang de variació natural (fracció molar) |
| energia d'excitació |||
| $^8$C | 6 | 2 | 8,037675(25) | 2,0(4) x 10$^{-21}$ s [230(50) keV] | 0+ | | |
| ⁹C | 6 | 3 | 9,0310367(23) | 126,5(9) ms | (3/2-) | | |
| ¹⁰C | 6 | 4 | 10,0168532(4) | 19,290(12) s | 0+ | | |
| $^{11}$C | 6 | 5 | 11,0114336(10) | 20,334(24) min | 3/2- | | |
| $^{12}$C | 6 | 6 | 12 per definició | ESTABLE | 0+ | 0,9893(8) | 0,98853-0,99037 |
| $^{13}$C | 6 | 7 | 13,0033548378(10) | ESTABLE | 1/2- | 0,0107(8) | 0,00963-0,01147 |
| ¹⁴C | 6 | 8 | 14,003241989(4) | 5,70(3) x 10³ anys | 0+ | | |
| $^{15}$C | 6 | 9 | 15,0105993(9) | 2,449(5) s | 1/2+ | | |
| ¹⁶C | 6 | 10 | 16,014701(4) | 0,747(8) s | 0+ | | |
| $^{17}$C | 6 | 11 | 17,022586(19) | 193(5) ms | (3/2+) | | |
| $^{18}$C | 6 | 12 | 18,02676(3) | 92(2) ms | 0+ | | |
| $^{19}$C | 6 | 13 | 19,03481(11) | 46,2(23) ms | (1/2+) | | |
| $^{20}$C | 6 | 14 | 20,04032(26) | 16(3) ms [14(+6-5) ms] | 0+ | | |
| $^{21}$C | 6 | 15 | 21,04934(54)# | <30 ns | (1/2+)# | | |
| $^{22}$C | 6 | 16 | 22,05720(97)# | 6,2(13) ms [6,1(+14-12) ms] | 0+ | | |

### Notes

* La precisió de l'abundància dels isòtops i la massa atòmica està limitada per les variacions tot i que pot presentar irrellevants irregularitats. Els espectres mostrats haurien de ser aplicables a qualsevol material terrestre normal.
* Els valors marcats amb # no estan derivats únicament de dades experimentals, sinó que en part es basen en tendències sistemàtiques. Els espins amb arguments d'assignació febles es troben entre parèntesis.
* Les incerteses es troben en forma concisa entre parèntesis després dels últims dígits corresponents. Els valors d'incertesa indiquen una desviació estàndard, tret de la composició isotòpica i la massa atòmica estàndard de la IUPAC, que utilitzen incerteses expandides.
* $^{12}$C és de particular importància car s'utilitza com l'estàndard a partir del qual es mesuren les masses atòmiques de tots els núclids: la seva massa atòmica és 12 per definició.

## Paleoclima

El $^{12}$C i el $^{13}$C poden servir com a indicadors de temperatura per explicar la circulació oceànica. Les plantes troben més fàcil utilitzar els isòtops més lleugers ($^{12}$C) quan converteixen la llum solar i el diòxid de carboni en aliment, de manera que les grans masses de plàncton (organismes flotants) porten grans quantitats de $^{12}$C als oceans. Si aquests oceans s'estratifiquen (capes d'aigua càlida a prop de la superfície, i aigües fredes a les parts profundes), aleshores l'aigua no pot circular, de manera que quan el plàncton mor, s'enfonsa i s'emporta $^{12}$C a les profunditats, fent que les capes superficials siguin relativament riques en $^{13}$C. Quan les aigües fredes pugen de les profunditats (Atlàntic nord), porta el $^{12}$C. Així doncs, quan l'oceà estava menys estratificat que avui en dia, hi havia grans quantitats de $^{12}$C als esquelets de les espècies de la superfície. Altres indicadors del paleoclima inclouen la presència d'espècies tropicals, anells de creixement del corall, etc. (Flannery, 2005)

## Bibliografia

* Flannery, T 2005, The weather makers: the history & future of climate change, The Text Publishing Company, Melbourne, Australia. ISBN 1920885 84 6.
* Masses isotòpiques de l'Ame2003 Atomic Mass Evaluation Arxivat 2008-09-23 a Wayback Machine. de G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot i O. Bersillon a Nuclear Physics A729 (2003).
* Composicions isotòpiques i masses atòmiques estàndard de Atomic weights of the elements. Revisió del 2000 (Informe tècnic de la IUPAC). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, p. 683-800, (2003) i Atomic Weights Revised (2005) Arxivat 2008-03-05 a Wayback Machine..
* Semivida, espín i dades d'isomers triades d'aquestes fonts:
** Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 avaluació de les propietats nuclears i de desintegració, Nuc. Phys. A 729, p. 3-128 (2003).
** National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Informació extreta de la NuDat 2.1 base de dades (accedit el setembre del 2005).
** David R. Lide (ed.), Norman E. Holden a CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, versió en línia. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.

## Vegeu també

* Datació basada en el carboni 14
Index de pàgines d'isòtops · Taula de núclids :
| Isòtop més lleuger | Isòtop actual | Isòtop més pesant |
| Isòtops de bor | Isòtops de carboni | Isòtops de nitrogen |