# Isotopi del carbonio

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

## Descrizione
### Carbonio-8

Il carbonio-8 o $^8$C 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

Il carbonio-9 o $^9$C 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

Il carbonio-10 o $^{10}$C 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

Il carbonio-11 o $^{11}$C 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

Il carbonio-12 o $^{12}$C è un isotopo stabile del carbonio. È quello più abbondante in natura (98,89%) e non è radioattivo. Ha 6 protoni e 6 neutroni. Questo isotopo ha una particolare importanza, in quanto l'unità di massa usata come riferimento per calcolare il peso atomico (o massa atomica relativa) di un elemento è proprio la 1/12 parte della massa del $^{12}$C

### Carbonio-13

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

### Carbonio-14

Il carbonio-14 o $^{14}$C è un isotopo radioattivo naturale del carbonio avente 6 protoni e 8 neutroni. Ha una emivita molto lunga (5700 anni) 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). Viene utilizzato nella radiodatazione di documenti antichi o ossa di animali e ominidi o piante.

### Carbonio-15

Il carbonio-15 o $^{15}$C è un isotopo radioattivo (radionuclide, attività specifica: 1,136×10$^{10}$ TBq/g) del carbonio avente 6 protoni e 9 neutroni. La tendenza è che un neutrone divenga un protone, con emissione di un elettrone:
    $^{15}$C → e- + $^{15}$N + 9.772 MeV
Il carbonio-15 ha una emivita molto breve (2.450 s) e non ha utilizzi pratici.

### Carbonio-16

Il carbonio-16 o $^{16}$C è un isotopo radioattivo (radionuclide, attività specifica: 3,48×10$^{10}$ TBq/g) 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):
    $^{16}$C → n + e$^+$ + $^{15}$N + 5.52137 MeV
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$^{−5}$):
    $^{16}$C → e$^+$ + $^{16}$N → e$^+$ + $^{16}$O
    $^{16}$C → $^{16}$O + 2e$^+$ (reazione complessiva)
    $^{16}$C → e$^+$ + $^{16}$N → e$^+$ + α + $^{12}$C
    $^{16}$C → $^{12}$C + 2e$^+$ + α (reazione complessiva)

### Carbonio-17

Il carbonio-17 o $^{17}$C 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

Il carbonio-18 o $^{18}$C 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

Il carbonio-19 o $^{19}$C 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

Il carbonio-20 o $^{20}$C 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

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

### Carbonio-22

Il carbonio-22 o $^{22}$C 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

Massa atomica standard: 12,0107(8) u
| Simbolo | Z | N | Massa isotopica (u) | Emivita | Spin nucleare | Tipo di decadimento | Prodotto di decadimento | Abbondanza isotopica |
| $^8$C | 6 | 2 | 8.037675(25) | 2,0(4)×10$^{−21}$ s | 0 | 2p | $^6$Be | |
| $^9$C | 6 | 3 | 9.0310367(23) | 126.5(9) ms | +3/2 | β$^+$ (60%) | $^9$B | |
| $^9$C | 6 | 3 | 9.0310367(23) | 126.5(9) ms | +3/2 | β$^+$, p (23%) | $^8$Be | |
| $^9$C | 6 | 3 | 9.0310367(23) | 126.5(9) ms | +3/2 | β$^+$, α (17%) | $^5$Li | |
| $^{10}$C | 6 | 4 | 10.0168532(4) | 19.290(12) s | 0 | β$^+$ | $^{10}$B | |
| $^{11}$C | 6 | 5 | 11.0114336(10) | 20.334(24) min | -3/2 | β$^+$ | $^{11}$B | |
| $^{12}$C | 6 | 6 | 12 esatto | STABILE | 0 | | | 98,93(8)% |
| $^{13}$C | 6 | 7 | 13.0033548378(10) | STABILE | -1/2 | | | 1.07(8)% |
| $^{14}$C | 6 | 8 | 14.003241989(4) | 5,70(3)×10$^3$ anni | 0 | β$^-$ | $^{14}$N | < 10$^{−12}$% |
| $^{15}$C | 6 | 9 | 15.0105993(9) | 2.449(5) s | +1/2 | β$^-$ | $^{15}$N | |
| $^{16}$C | 6 | 10 | 16.014701(4) | 0.747(8) s | 0 | β$^-$, n (97.9%) | $^{15}$N | |
| $^{16}$C | 6 | 10 | 16.014701(4) | 0.747(8) s | 0 | β$^-$ (2.1%) | $^{16}$N | |
| $^{17}$C | 6 | 11 | 17.022586(19) | 193(5) ms | +3/2 | β$^-$ (71.59%) | $^{17}$N | |
| $^{17}$C | 6 | 11 | 17.022586(19) | 193(5) ms | +3/2 | β$^-$, n (28.41%) | $^{16}$N | |
| $^{18}$C | 6 | 12 | 18.02676(3) | 92(2) ms | +3/2 | β$^-$ (68.5%) | $^{18}$N | |
| $^{18}$C | 6 | 12 | 18.02676(3) | 92(2) ms | +3/2 | β$^-$, n (31.5%) | $^{17}$N | |
| $^{19}$C | 6 | 13 | 19.03481(11) | 46.2(23) ms | +1/2 | β$^-$, n (47.0%) | $^{18}$N | |
| $^{19}$C | 6 | 13 | 19.03481(11) | 46.2(23) ms | +1/2 | β$^-$ (46.0%) | $^{19}$N | |
| $^{19}$C | 6 | 13 | 19.03481(11) | 46.2(23) ms | +1/2 | β$^-$, 2n (7.0%) | $^{17}$N | |
| $^{20}$C | 6 | 14 | 20.04032(26) | 16(3) ms | 0 | β$^-$, n (72.0%) | $^{19}$N | |
| $^{20}$C | 6 | 14 | 20.04032(26) | 16(3) ms | 0 | β$^-$ (28,0%) | $^{20}$N | |
| $^{21}$C | 6 | 15 | 21.04934(54) | <30 ns | +1/2 | n | $^{20}$C | |
| $^{22}$C | 6 | 16 | 22.05720(97) | 6.2(13) ms | 0 | β$^-$ | $^{22}$N | - |
* 1 2 Tra parentesi è indicata l'incertezza sulle ultime cifre, che denota una deviazione standard.
* ↑ L'unità di massa atomica è definita come 1/12 della massa di un atomo di $^{12}$C allo stato fondamentale
* ↑ Il rapporto tra $^{12}$C e $^{13}$C è usato come misura della produttività biologica dei tempi antichi e per analizzare tipi diversi di fotosintesi.
* ↑ Trova un uso importante nella Datazione radiometrica