Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для здания в Орегоне см. Carbon12 .
Карбон-12,  12 С
Общий
Символ12 С
Именауглерод-12, С-12
Протоны6
Нейтронов6
Данные о нуклидах
Природное изобилие98,93%
Родительские изотопы12 N
12 B
Изотопная масса12 U
Вращение0
Избыточная энергия0 ± 0 кэВ
Связующая энергия92161,753 ± 0,014 кэВ
Изотопы углерода
Полная таблица нуклидов

Углерод-12 ( 12 C) является более распространенным из двух стабильных изотопов углерода ( углерод-13 является другим), составляя 98,93% углерода элемента ; [1] его изобилие связано с процессом тройного альфа, посредством которого он создается в звездах. Углерод-12 имеет особое значение при его использовании в качестве стандарта, по которому измеряются атомные массы всех нуклидов , таким образом, его атомная масса по определению составляет ровно 12 дальтон . Углерод-12 состоит из 6 протонов , 6 нейтронов и 6 электронов .

История [ править ]

До 1959 года и IUPAP, и IUPAC использовали кислород для определения моля ; химики определили моль как количество атомов кислорода, имеющих массу 16 г, физики использовали аналогичное определение, но только с изотопом кислород-16 . Обе организации договорились в 1959/60 году дать следующее определение крота.

Моль - это количество вещества в системе, которая содержит столько же элементарных единиц, сколько атомов в 12 граммах углерода 12; его символ - «моль».

Он был принят CIPM (Международный комитет мер и весов) в 1967 году, а в 1971 году он был принят 14-й сессией CGPM (Генеральная конференция по мерам и весам) .

В 1961 году изотоп углерода-12 был выбран вместо кислорода в качестве стандарта, относительно которого измеряются атомные веса всех других элементов. [2]

В 1980 году CIPM уточнил приведенное выше определение, определив, что атомы углерода-12 не связаны и находятся в основном состоянии .

В 2018 году ИЮПАК определил, что крот точно составляет 6,022 140 76 × 10 23 «элементарных объектов». Количество молей в 12 граммах углерода-12 стало предметом экспериментального определения.

Штат Хойл [ править ]

Состояние Хойла - это возбужденное бесспиновое резонансное состояние углерода-12. Он образуется посредством процесса тройной альфа-фазы , и его существование было предсказано Фредом Хойлом в 1954 году. [3] Существование резонансного состояния Хойла с энергией 7,7 МэВ необходимо для нуклеосинтеза углерода в горящих гелием звездах красных гигантов и предсказывает количество производства углерода в звездной среде, которое соответствует наблюдениям. Существование состояния Хойла подтверждено экспериментально, но его точные свойства все еще исследуются. [4]

Состояние Хойла заселяется, когда ядро гелия-4 сливается с ядром бериллия-8 в высокотемпературной (10 8 К ) среде с плотно концентрированным (10 5 г / см 3 ) гелием. Этот процесс должен происходить в течение 10 -16 секунд из-за короткого периода полураспада 8 Be. Состояние Хойла также представляет собой кратковременный резонанс с периодом полураспада2,4 × 10 −16 секунд; в первую очередь он распадается обратно на три составляющие его альфа-частицы , хотя 0,0413 (11)% распадов происходит за счет внутреннего преобразования в основное состояние 12 C. [5]

В 2011 году неэмпирический расчет низколежащих состояний углерода-12 обнаружил (в дополнение к основному и возбужденному состоянию со спином 2) резонанс со всеми свойствами состояния Хойла. [6] [7] [8]

Изотопная очистка [ править ]

Изотопы углерода можно разделить в виде газообразного диоксида углерода с помощью каскадных реакций химического обмена с карбаматом амина . [9]

См. Также [ править ]

  • Константа Авогадро
  • Углерод-11
  • Углерод-13
  • Углерод-14
  • Изотопы углерода
  • Изотопно чистый алмаз
  • Моль (единица)

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Таблица изотопных масс и естественного содержания" (PDF) . 1999 г.
  2. ^ «Атомные веса и Международный комитет - Исторический обзор» . 2004-01-26.
  3. ^ Хойл, Ф. (1954). «О ядерных реакциях, происходящих в очень горячих звездах. I. Синтез элементов от углерода до никеля». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 1 : 121. Bibcode : 1954ApJS .... 1..121H . DOI : 10.1086 / 190005 . ISSN 0067-0049 . 
  4. ^ Черных, М .; Feldmeier, H .; Neff, T .; Von Neumann-Cosel, P .; Рихтер, А. (2007). "Структура состояния Хойла в C12" (PDF) . Письма с физическим обзором . 98 (3): 032501. Bibcode : 2007PhRvL..98c2501C . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.98.032501 . PMID 17358679 .  
  5. ^ Alshahrani, B .; Кибеди, Т .; Stuchberry, AE; Williams, E .; Фарес, С. (2013). «Измерение коэффициента радиационного ветвления для состояния Хойла с использованием каскадных гамма-распадов» . Сеть конференций EPJ . 63 : 01022–1–01022–4. DOI : 10.1051 / epjconf / 20136301022 .
  6. ^ Эпельбаум, E .; Krebs, H .; Ли, Д .; Мейснер, У.-Г. (2011). "Ab Initio Расчет состояния Хойла" (PDF) . Письма с физическим обзором . 106 (19): 192501. arXiv : 1101.2547 . Bibcode : 2011PhRvL.106s2501E . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.106.192501 . PMID 21668146 .  [ постоянная мертвая ссылка ]
  7. ^ Хьорт-Дженсен, М. (2011). «Точка зрения: углеродный вызов» . Физика . 4 : 38. Bibcode : 2011PhyOJ ... 4 ... 38H . DOI : 10.1103 / Physics.4.38 .
  8. ^ Новости, Натали Вулчовер, Саймонс Сайенс. «Состояние Хойла: изначальное ядро ​​за элементами жизни» . Scientific American . Проверено 6 декабря 2020 .
  9. ^ Kenji Такесита и Масару Ishidaa (декабрь 2006). «Оптимальное проектирование многоступенчатого процесса разделения изотопов методом эксергетического анализа». ECOS 2004 - 17-я Международная конференция по эффективности, затратам, оптимизации, моделированию и экологическому воздействию энергии на технологические системы . 31 (15): 3097–3107. DOI : 10.1016 / j.energy.2006.04.002 .


Зажигалка:
карбон-11		Углерод-12 представляет собой
изотоп из углерода		Тяжелее:
углерод-13
Продукт распада :
бор-12 , азот-12		Цепочка распада
углерода-12		Распадается на:
стабильный