Wikipedia

Isotop karbon

nuklida dengan nomor atom 6 tetapi dengan nomor massa berbeda

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 5,70(3)×103 tahun. 14C juga merupakan satu-satunya radioisotop karbon yang ditemukan di alam—jumlah renik terbentuk secara kosmogenik melalui reaksi 14N + n → 14C + 1H. Radioisotop buatan yang paling stabil adalah 11C, yang memiliki waktu paruh 20,3402(53) 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 3,5(1.4)×10−21 detik.

Isotop utama karbon
Iso­top Peluruhan
kelim­pahan waktu paruh (t1/2) mode pro­duk
11C sintetis 20,3402(53) mnt β+ 11B
12C [98,84%, 99,04%] stabil
13C [0,96%, 1,16%] stabil
14C 1 ppt 5,70(3)×103 thn β− 14N
Berat atom standar Ar°(C)
  • [12,0096, 12,0116]
  • 12,011±0,002 (diringkas)[1]

Daftar isotop sunting

Nuklida[2]
 Z N Massa isotop (Da)[3]
[n 1] 		Waktu paruh

[lebar resonansi] 		Mode
peluruhan
[n 2] 		Isotop
anak
[n 3] 		Spin dan
paritas
[n 4][n 5] 		Kelimpahan alami (fraksi mol)
Proporsi normal Rentang variasi
8C 6 2 8,037643(20) 3,5(1,4) zdtk
[230(50) keV] 		2p 6Be[n 6] 0+
9C 6 3 9,0310372(23) 126,5(9) mdtk β+ (54,1(1,7)%) 9B 3/2−
β+α (38,4(1,6)%) 5Li[n 7]
β+p (7,5(6)%) 8Be[n 8]
10C 6 4 10,01685322(8) 19,3011(15) dtk β+ 10B 0+
11C[n 9] 6 5 11,01143260(6) 20,3402(53) mnt β+ 11B 3/2−
11mC 12.160(40) keV p ?[n 10] 10B ? 1/2+
12C 6 6 12 tepat[n 11] Stabil 0+ [0,9884, 0,9904][4]
13C[n 12] 6 7 13,003354835336(252) Stabil 1/2− [0,0096, 0,0116][4]
14C[n 13] 6 8 14,003241989(4) 5,70(3)×103 thn β− 14N 0+ Renik[n 14] < 10−12
14mC 22.100(100) keV IT 14C (2−)
15C 6 9 15,0105993(9) 2,449(5) dtk β− 15N 1/2+
16C 6 10 16,014701(4) 750(6) mdtk β−n (99,0(3)%) 15N 0+
β− (1,0(3)%) 16N
17C 6 11 17,022579(19) 193(6) mdtk β− (71,6(1,3)%) 17N 3/2+
β−n (28,4(1,3)%) 16N
β−2n ?[n 10] 15N ?
18C 6 12 18,02675(3) 92(2) mdtk β− (68,5(1,5)%) 18N 0+
β−n (31,5(1,5)%) 17N
β−2n ?[n 10] 18N ?
19C[n 15] 6 13 19,03480(11) 46,2(2,3) mdtk β−n (47(3)%) 18N 1/2+
β− (46,0(4,2)%) 19N
β−2n (7(3)%) 17N
20C 6 14 20,04026(25) 16(3) mdtk β−n (70(11)%) 19N 0+
β−2n (< 18,6%) 18N
β− (> 11,4%) 20N
21C 6 15 21,04900(64)# < 30 ndtk n ?[n 10] 20C ? 1/2+#
22C[n 16] 6 16 22,05755(25) 6,2(1,3) mdtk β−n (61(14)%) 21N 0+
β−2n (< 37%) 20N
β− (> 2%) 22N
Header & footer tabel ini:  view 
  1. ^ ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
  2. ^ Mode peluruhan:
    EC: Penangkapan elektron


    n: Emisi neutron
    p: Emisi proton
  3. ^ Simbol tebal sebagai anak – Produk anak stabil.
  4. ^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
  5. ^ # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
  6. ^ Selanjutnya meluruh dengan emisi proton ganda menjadi 4He untuk reaksi bersih 8C → 4He + 41H
  7. ^ Segera meluruh dengan emisi proton menjadi 4He untuk reaksi bersih 9C → 2 4He + 1H + e−
  8. ^ Segera meluruh menjadi dua atom 4He untuk reaksi bersih 9C → 2 4He + 1H + e−
  9. ^ Digunakan untuk pelabelan molekul dalam pemindaian PET
  10. ^ a b c d Mode peluruhan yang ditunjukkan secara energetik diperbolehkan, tetapi belum diamati secara eksperimental terjadi di nuklida ini.
  11. ^ Satuan massa atom tunggal didefinisikan sebagai 112 massa atom karbon-12 yang tidak terikat dalam keadaan dasarnya.
  12. ^ Rasio 12C terhadap 13C digunakan untuk mengukur produktivitas biologis di zaman kuno dan berbagai jenis fotosintesis
  13. ^ Memiliki kegunaan penting dalam penanggalan radio (lihat penanggalan karbon)
  14. ^ Terutama kosmogenik, diproduksi oleh neutron yang menyerang atom 14N (14N + n → 14C + 1H)
  15. ^ Memiliki 1 neutron halo
  16. ^ Memiliki 2 neutron halo

Karbon-11 sunting

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.[5][6] Waktu paruhnya adalah 20,3402(53) menit.

11C → 11B + e+ + νe + 0,96 MeV
11C + e− → 11B + νe + 1,98 MeV

Ia dihasilkan dari nitrogen dalam siklotron oleh reaksi

14N + p → 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 sunting

Artikel utama: Karbon-12, Karbon-13, dan Karbon-14

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 5,70(3)×103 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 sunting

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.[7] 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.[8]

Melacak sumber makanan dan diet sunting

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 (‰):[9]

  ‰

Isotop karbon stabil dalam karbon dioksida digunakan secara berbeda oleh tanaman selama fotosintesis.[butuh rujukan] 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‰.[butuh rujukan] 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‰.[10]

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.[11]

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).[12]

Lihat pula sunting

Referensi sunting

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). "Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)". Pure Appl. Chem. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Waktu paruh, mode peluruhan, spin nuklir, dan komposisi isotop bersumber dari:
    Kondev, F.G.; Wang, M.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae. 
  3. ^ Wang, Meng; Huang, W.J.; Kondev, F.G.; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references*". Chinese Physics C. 45 (3): 030003. doi:10.1088/1674-1137/abddaf. 
  4. ^ a b "Atomic Weight of Carbon". CIAAW. 
  5. ^ Scobie, J.; Lewis, G. M. (1 September 1957). "K-capture in carbon 11". Philosophical Magazine. 2 (21): 1089–1099. Bibcode:1957PMag....2.1089S. doi:10.1080/14786435708242737. 
  6. ^ Campbell, J. L.; Leiper, W.; Ledingham, K. W. D.; Drever, R. W. P. (1967-04-11). "The ratio of K-capture to positron emission in the decay of 11C". Nuclear Physics A. 96 (2): 279–287. Bibcode:1967NuPhA..96..279C. doi:10.1016/0375-9474(67)90712-9. 
  7. ^ Lynch-Stieglitz, Jean; Stocker, Thomas F.; Broecker, Wallace S.; Fairbanks, Richard G. (1995). "The influence of air-sea exchange on the isotopic composition of oceanic carbon: Observations and modeling". Global Biogeochemical Cycles. 9 (4): 653–665. doi:10.1029/95GB02574. 
  8. ^ Tim Flannery The weather makers: the history & future of climate change, The Text Publishing Company, Melbourne, Australia. ISBN 1-920885-84-6
  9. ^ Miller, Charles B.; Wheeler, Patricia (2012). Biological oceanography (edisi ke-2nd). Chichester, West Sussex: John Wiley & Sons, Ltd. hlm. 186. ISBN 9781444333022. OCLC 794619582. 
  10. ^ https://www.ldeo.columbia.edu/~polissar/OrgGeochem/oleary-1988-carbon-isotopes.pdf
  11. ^ Tycot, R. H. (2004). M. Martini; M. Milazzo; M. Piacentini, ed. "Stable isotopes and diet: you are what you eat" (PDF). Proceedings of the International School of Physics "Enrico Fermi" Course CLIV. 
  12. ^ Richard, Hedges (2006). "Where does our protein come from?". British Journal of Nutrition. 95 (6): 1031–2. doi:10.1079/bjn20061782  . PMID 16768822. 
Diperoleh dari "https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Isotop_karbon&oldid=24806956"