炭素の同位体

炭素の同位体には、炭素8から炭素22まで15種類が知られており、そのうち2種類（炭素12と炭素13）が安定である。長寿命の放射性同位体である炭素14の半減期は5700年である。これは天然でみられる唯一の炭素の放射性同位体で、宇宙線との相互作用による14N + 1n → 14C + 1Hという反応で、痕跡量が生成している。最も安定な人工放射性同位体は炭素11で、半減期は20.334分である。その他の全ての放射性同位体の半減期は20秒以下であり、ほとんどが200ミリ秒以下である。最も不安定な同位体は炭素8で、半減期は10×10-21秒である。天然の存在量の平均をとった、炭素の標準原子量は、12.0107(8) uである。
炭素11.
炭素11は、炭素の放射性同位体である。約99%は陽電子放出してホウ素11に、0.19-0.23%は電子捕獲してやはりホウ素11に崩壊する。半減期は20.38分である。
炭素11は、ポジトロン断層法で分子の放射性ラベリングによく用いられる。
天然同位体.
炭素には、炭素12、炭素13、炭素14の3つの天然同位体が存在する。炭素12と炭素13は安定で、天然の存在比は、約99:1である。炭素14は、大気上層で宇宙線からの熱中性子により生成し、地表に下降して生物に吸収される。炭素14の存在比は無視できる程度であるが、半減期5700年の放射性を持つため、放射計で検出することができる。死んだ組織は、それ以上炭素14を吸収しないため、炭素14の存在量は放射年代測定に用いることができる。
古気候.
12Cと13Cは海洋循環を説明する温度トレーサーとして使われる。より軽い同位体（12C）の方が、植物が光合成するときに吸収されやすいことが分かっており、そのときのプランクトン（浮遊生物）の大発生により大量の12Cが海に取り込まれる。もし海水が成層化して海洋循環が滞ると、プランクトンの死滅によって12Cが海底に沈降し、表層は比較的多くの13Cで満たされる。そして、深い場所から冷水がわき上がる場所（北大西洋）から12Cがもたらされる。過去の気候のトレーサーには熱帯種、サンゴの成長環などがある。