Isotop karbon

Karbon (6C) memiliki 15 isotop yang diketahui, dimulai dari 8C hingga 22C, di mana 12C dan 13C adalah isotop stabil. Radioisotop yang berumur paling panjang adalah 14C, dengan waktu paruh  tahun. 14C juga merupakan satu-satunya radioisotop karbon yang ditemukan di alam—jumlah renik terbentuk secara kosmogenik melalui reaksi 14N +  → 14C + 1H. Radioisotop buatan yang paling stabil adalah 11C, yang memiliki waktu paruh  menit. Semua radioisotop lain memiliki waktu paruh di bawah 20 detik, paling banyak kurang dari 200 milidetik. Isotop yang paling tidak stabil adalah 8C, dengan waktu paruh  detik.

Daftar isotop

|-
| 
| style="text-align:right" | 6
| style="text-align:right" | 2
| 
| (1,4) zdtk []
| 2p
| 
| 0+
|
|
|-
| rowspan=3|
| rowspan=3 style="text-align:right" | 6
| rowspan=3 style="text-align:right" | 3
| rowspan=3|
| rowspan=3| mdtk
| β+ ((1,7)%)
| 
| rowspan=3|3/2−
| rowspan=3|
| rowspan=3|
|-
| β+α ((1,6)%)
| 
|-
| β+p ()
| 
|-
| 
| style="text-align:right" | 6
| style="text-align:right" | 4
| 
|  dtk
| β+
| 
| 0+
|
|
|-
| rowspan=1|
| rowspan=1 style="text-align:right" | 6
| rowspan=1 style="text-align:right" | 5
| rowspan=1 |
| rowspan=1 | mnt
| β+
| 
| rowspan=1 |3/2−
| rowspan=1 |
| rowspan=1 |
|-
| style="text-indent:1em" |
| colspan=3 style="text-indent:2em" |
| 
| p ?
|  ?
| 1/2+
|
|
|-
| 
| style="text-align:right" | 6
| style="text-align:right" | 6
| 12 tepat
| colspan=3 align=center|Stabil
| 0+
| [, ]
|-
| 
| style="text-align:right" | 6
| style="text-align:right" | 7
| 
| colspan=3 align=center|Stabil
| 1/2−
| [, ]
|-
| 
| style="text-align:right" | 6
| style="text-align:right" | 8
| 
|  thn
| β−
| 
| 0+
| Renik
| < 10−12
|-
| style="text-indent:1em" |
| colspan="3" style="text-indent:2em" |
| 
| IT
| 
| (2−)
|
|
|-
| 
| style="text-align:right" | 6
| style="text-align:right" | 9
| 
|  dtk
| β−
| 
| 1/2+
|
|
|-
| rowspan=2|
| rowspan=2 style="text-align:right" | 6
| rowspan=2 style="text-align:right" | 10
| rowspan=2|
| rowspan=2| mdtk
| β−n ()
| 
| rowspan=2|0+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
| β− ()
| 
|-
| rowspan=3|
| rowspan=3 style="text-align:right" | 6
| rowspan=3 style="text-align:right" | 11
| rowspan=3|
| rowspan=3| mdtk
| β− ((1,3)%)
| 
| rowspan=3|3/2+
| rowspan=3|
| rowspan=3|
|-
| β−n ((1,3)%)
| 
|-
| β−2n ?
|  ?
|-
| rowspan=3|
| rowspan=3 style="text-align:right" | 6
| rowspan=3 style="text-align:right" | 12
| rowspan=3|
| rowspan=3| mdtk
| β− ((1,5)%)
| 
| rowspan=3|0+
| rowspan=3|
| rowspan=3|
|-
| β−n ((1,5)%)
| 
|-
| β−2n ?
|  ?
|-
| rowspan=3|
| rowspan=3 style="text-align:right" | 6
| rowspan=3 style="text-align:right" | 13
| rowspan=3|
| rowspan=3|(2,3) mdtk
| β−n ()
| 
| rowspan=3|1/2+
| rowspan=3|
| rowspan=3|
|-
| β− ((4,2)%)
| 
|-
| β−2n ()
| 
|-
| rowspan=3|
| rowspan=3 style="text-align:right" | 6
| rowspan=3 style="text-align:right" | 14
| rowspan=3|
| rowspan=3| mdtk
| β−n ()
| 
| rowspan=3|0+
| rowspan=3|
| rowspan=3|
|-
| β−2n (< )
| 
|-
| β− (> )
| 
|-
| 
| style="text-align:right" | 6
| style="text-align:right" | 15
| #
| <  ndtk
| n ?
|  ?
| 1/2+#
|
|
|-
| rowspan=3|
| rowspan=3 style="text-align:right" | 6
| rowspan=3 style="text-align:right" | 16
| rowspan=3|
| rowspan=3|(1,3) mdtk
| β−n ()
| 
| rowspan=3|0+
| rowspan=3|
| rowspan=3|
|-
| β−2n (< )
| 
|-
| β− (> )
|

Karbon-11
Karbon-11 atau 11C adalah isotop radioaktif karbon yang meluruh menjadi boron-11. Peluruhan ini terjadi terutama karena emisi positron, dengan sekitar 0,19–0,23% peluruhan terjadi karena penangkapan elektron. Waktu paruhnya adalah  menit.

Ia dihasilkan dari nitrogen dalam siklotron oleh reaksi
14N +  → 11C + 4He

Karbon-11 umumnya digunakan sebagai radioisotop untuk pelabelan radioaktif molekul dalam tomografi emisi positron. Di antara banyak molekul yang digunakan dalam konteks ini adalah radioligan [11C]DASB dan [11C]Cimbi-5.

Isotop alami

Ada tiga isotop karbon yang terbentuk secara alami: 12, 13, dan 14. 12C dan 13C adalah isotop stabil, terjadi dalam proporsi alami sekitar 93:1. 14C diproduksi oleh neutron termal dari radiasi kosmik di atmosfer bagian atas, dan diangkut ke Bumi untuk diserap oleh bahan biologis hidup. Secara isotop, 14C merupakan bagian yang dapat diabaikan; tetapi, karena bersifat radioaktif dengan waktu paruh  tahun, ia dapat dideteksi secara radiometrik. Karena jaringan mati tidak menyerap 14C, jumlah 14C adalah salah satu metode yang digunakan dalam bidang arkeologi untuk penanggalan radiometrik bahan biologis.

Paleoklimatologi
12C dan 13C diukur sebagai rasio isotop δ13C dalam foraminifera bentik dan digunakan sebagai proksi untuk siklus nutrien dan pertukaran udara–laut CO2 (ventilasi) yang bergantung pada suhu. Tumbuhan merasa lebih mudah menggunakan isotop yang lebih ringan (12C) ketika mereka mengubah sinar matahari dan karbon dioksida menjadi makanan. Jadi, misalnya, plankton (organisme yang mengapung bebas) dalam jumlah besar menyerap sejumlah besar 12C dari lautan. Awalnya, 12C sebagian besar dimasukkan ke dalam air laut dari atmosfer. Jika lautan tempat plankton hidup berlapis (artinya ada lapisan air hangat di dekat bagian atas, dan air yang lebih dingin di bagian bawah), maka air permukaan tidak banyak bercampur dengan perairan yang lebih dalam, sehingga ketika plankton mati, ia tenggelam dan menghilangkan 12C dari permukaan, meninggalkan lapisan permukaan yang relatif kaya 13C. Di mana air dingin naik dari kedalaman (seperti di Atlantik Utara), air itu membawa 12C kembali dengannya. Jadi, ketika lautan kurang berlapis daripada hari ini, ada lebih banyak 12C dalam kerangka spesies yang tinggal di permukaan. Indikator lain dari iklim masa lalu termasuk keberadaan spesies tropis, cincin pertumbuhan karang, dll.

Melacak sumber makanan dan diet
Jumlah isotop yang berbeda dapat diukur dengan spektrometri massa dan dibandingkan dengan referensi standar; hasilnya (misalnya delta dari 13C = δ13C) dinyatakan sebagai bagian per seribu (‰):

 ‰

Isotop karbon stabil dalam karbon dioksida digunakan secara berbeda oleh tanaman selama fotosintesis. Rerumputan di daerah beriklim sedang (barli, beras, gandum, gandum hitam dan oat, ditambah bunga matahari, kentang, tomat, kacang tanah, kapas, bit gula, dan sebagian besar pohon dan kacang/buahnya, mawar dan Poa pratensis) mengikuti jalur fotosintesis C3 yang akan menghasilkan nilai δ13C rata-rata sekitar −26,5‰. Rumput di daerah beriklim panas gersang (khususnya jagung, tetapi juga milet, sorgum, tebu dan Digitaria) mengikuti jalur fotosintesis C4 yang menghasilkan nilai δ13C rata-rata sekitar −12,5‰.

Oleh karena itu, memakan tanaman yang berbeda ini akan mempengaruhi nilai δ13C dalam jaringan tubuh konsumen. Jika hewan (atau manusia) hanya memakan tumbuhan C3, nilai δ13C mereka akan berkisar dari −18,5 hingga −22,0‰ pada kolagen tulang mereka dan −14,5‰ pada hidroksiapatit pada gigi dan tulang mereka.

Sebaliknya, pengumpan C4 akan memiliki kolagen tulang dengan nilai −7,5‰ dan nilai hidroksiapatit −0,5‰.

Dalam studi kasus yang sebenarnya, pemakan milet dan jagung dapat dengan mudah dibedakan dari pemakan beras dan gandum. Mempelajari bagaimana preferensi makanan ini didistribusikan secara geografis melalui waktu dapat menerangi jalur migrasi orang dan jalur penyebaran tanaman pertanian yang berbeda. Namun, kelompok manusia sering mencampurkan tanaman C3 dan C4 (secara historis, Tiongkok utara hidup dari gandum dan milet), atau mencampur kelompok tumbuhan dan hewan bersama-sama (misalnya, Tiongkok tenggara hidup dari beras dan ikan).

Lihat pula
 Penanggalan radiokarbon
 Isotop kosmogenik
 Isotop-isotop alami
 Jejak isotopik

Referensi

Isotop karbon
Karbon
Karbon