Menü ausblenden
Menü ausblenden   Internetchemie   |     About   |   Kontakt   |   Impressum   |   Datenschutz   |   Sitemap
Menü ausblenden   Chemie Index   |   Chemie-Lexikon   |   Chemikalien   |   Elemente
Menü ausblenden   Geräte + Instrumente   |  
Menü ausblenden   Jobbörse, Stellenangebote   |  
Menü ausblenden   Crowdfunding Chemie   |     Text veröffentlichen
Home und Neuigkeiten
Chemie A - Z
Produkte, Geräte für Labor und Industrie
Chemikalien und chemische Verbindungen
Stellenbörse für Chemie-Jobs
Impressum, Kontakt
Crowdfunding Chemie

 

Kohlenstoff-Isotope

Liste, Daten und Eigenschaften aller bekannten natürlichen und künstlichen Isotope des Kohlenstoffs sowie radioaktive Zerfallsprodukte bzw. Zwischenprodukte.



Kohlenstoff Isotope

Vom Element Kohlenstoff sind 15 Isotope bekannt - 2 davon sind stabil (12C, 13C), die anderen treten als instabile natürliche Zerfallsprodukte (14C) auf bzw. wurden künstlich erzeugt. Das Kohlenstoff-Radioisotop mit der längsten Halbwertszeit (5700 Jahre) ist das auch in der Natur in Spuren auftretende C-14.

 

Natürlich auftretende Kohlenstoff-Isotope

Natürlicher Kohlenstoff ist damit ein Gemisch aus C-12 und C-13 sowie Spuren von C-14 folgender Isotopenzusammensetzung:

Atommasse ArAnteilHalbwertszeitSpin
Kohlenstoff
Isotopengemisch
12,011 u100 %
Isotop 12C12,00000000000 u98,94 %stabil0+
Isotop 13C13,003354835(2) u1,06 %stabil1/2-
Isotop 14C14,003241988(4) uSpuren5700(30) Jahre0+

 

Kohlenstoff-11

Das Kohlenstoffisotop C-11 findet als Radioisotop Anwendung in der Positronen-Emissions-Tomographie: [11C]DASB und andere.

 

Kohlenstoff-14

C-14 - auch Radiocarbon genannt - ist das in geringen Spuren (1 : 1 Billion) im natürlichen Kohlenstoff enthaltetene, radioaktive Kohlenstoff-Isotop. Es entsteht überwiegend in der Atmosphäre durch die Einwirkung kosmischer Strahlung auf 14N Stickstoff-Isotope durch Neutroneneinfang und unter Abgabe eines Protons:

14N + 1n → 14C + 1p.

Die 14-Radioisotope treten in den irdischen Kohlenstoffkreislauf ein - zum Beispiel als 14CO2 und verteilen sich weiträumig und gleichmäßig, insbesondere auch in den lebenden Organismen. Insgesamt besteht ein Gleichgewicht zwischem dem "normalen", stabilen Kohlenstoff und dem Radiokohlenstoff. Die mit einer Halbwertszeit von 5700 Jahren zerfallenden 14C-Nuklide erhalten immer wieder Nachschub aus der Atmosphäre, so lange zwischen Luft und Materie eine Austauschmöglichkeit besteht; insgesamt besteht ein recht konstantes Gleichgewicht - ein so genanntes Fließgleichgewicht zwischen Zerfall und Neubildung - 12/13C zu 14C von 1 : 1012.

Die Radiokohlenstoff-Atome zerfallen allmählich unter Abgabe eines Elektrons (β--Strahlung) und eines Neutrinos v wieder zu Stickstoff-14:

14C → 14N + e- + v.

Dieses Gleichgewicht der Kohlenstoff-Isotope in organischen anderen kohlenstoffhaltigen Materialien bildet die Basis für eine Methode zur Altersbestimmung, die unter den Namen C14-Analyse, 14C-Datierung, Radiocabon-Datierung oder auch Radiocarbonmethode bzw. Radiokohlenstoffdatierung bekannt ist: Nach dem Absterben eines Organismus zerfallen die C14-Atome wie beschrieben. Gelangen die abgestorbenen Teile nicht oder nur langsam wieder in den natürlichen Kreislauf (zum Beispiel Holz, Knochen etc.), dann nimmt der Gehalt an C14 im Laufe der Zeit immer weiter ab. Durch die Bestimmung des Anteils an 14C und entsprechenden Umrechnungen läßt sich so das Alter einer gegebenen Probe in einem Zeitrahmen von etwa 300 bis 60000 Jahren bestimmen.

 

Isotopentabelle: Kohlenstoff

Isotop
Nuklid
ZANNameAtommasse
[Kernmasse]
{Massenüberschuss}
Spin I
(h/2π)
μA-Nuk
123456789
8C682Kohlenstoff-88,037643(20) u
[8,0343515 u]
{35,06423 MeV}
0+
9C693Kohlenstoff-99,0310372(23) u
[9,0277457 u]
{28,91097 MeV}
(3/2-)- 1,3914(5)
10C6104Kohlenstoff-1010,01685322(7) u
[10,0135618 u]
{15,69867 MeV}
0+
11C6115Kohlenstoff-1111,01143260(6) u
[11,0081411 u]
{10,6494 MeV}
3/2-- 0,964(1)
12C6126Kohlenstoff-1212,00000000000 u
[11,9967085 u]
{0 MeV}
0+12B
12N
13C6137Kohlenstoff-1313,003354835(2) u
[13,0000634 u]
{3,12501 MeV}
1/2-+ 0,702369(4)13B
13N
14C6148Kohlenstoff-1414,003241988(4) u
[13,9999505 u]
{3,01989 MeV}
0+14B
15C6159Kohlenstoff-1515,0105993(9) u
[15,0073078 u]
{9,87318 MeV}
1/2+1,720(9)
16C61610Kohlenstoff-1616,014701(4) u
[16,0114095 u]
{13,69389 MeV}
0+
17C61711Kohlenstoff-1717,022579(19) u
[17,0192875 u]
{21,0322 MeV}
3/2+0,758(4)
18C61812Kohlenstoff-1818,02675(3) u
[18,0234585 u]
{24,91746 MeV}
0+
19C61913Kohlenstoff-1919,03480(11) u
[19,0315085 u]
{32,41599 MeV}
(1/2+)
20C62014Kohlenstoff-2020,04026(25) u
[20,0369685 u]
{37,50195 MeV}
0+
21C62115Kohlenstoff-2121,04900(64) u
[21,0457085 u]
{45,64321 MeV}
(1/2+)
22C62216Kohlenstoff-2222,05755(25) u
[22,0526785 u]
{52,13572 MeV}
0+

 

 

IsotopZerfall (radioaktiver Zerfall)AEMehr
HalbwertszeitZerfallsartAnteilEnergieInfo
1101112131415
C-82,86 × 10-21 s2p zu 6Be12,143 MeVAL
C-9126,5(9) msβ+, p zu 8Be
β+, α zu 5Li
61,6 %
38,4 %
16,4945 MeV
AL
C-1019,290(12) sβ+ zu 10B3,64806(7) MeVAL
C-1120,364(14) Minutenβ+ zu 11B
EE zu 11B
99,79 %
0,21 %
1,98169(6) MeV
0,96 MeV
AL
C-12stabilAL
C-13stabilAL
C-145700(30) Jahreβ- zu 14N100 %0,156476(4) MeVAL
C-152,449(5) sβ- zu 15N100 %9,7717(8) MeVAL
C-16747(8) sβ- zu 16N
β-, n zu 15N
2,1 %
97,9 %
8,010 MeV
5,521 MeV
AL
C-17193(6) msβ- zu 17N
β-, n zu 16N
71,6 %
28,4 %
13,162 MeV
7,277 MeV
AL
C-1892(2) msβ- zu 18N
β-, n zu 17N
68,5 %
31,5(5) %
11,810 MeV
8,980 MeV
AL
C-1946,3(40) msβ-, n zu 18N
β- zu 19N
β-, 2n zu 17N
47,0 %
46,0 %
7 %


AL
C-2016,3 msβ- zu 20N
β-, n zu 19N
β-, 2n zu 18N
β-, 3n ? 17N

66 %
< 18,6 %
?



AL
C-21< 30 nsn zu 20CAL
C-226,1 msβ- zu 22N
β-, n zu 21N
β-, 2n zu 20N




AL

 

Erläuterungen zu den einzelnen Spalten:

1 - Symbol mit Nukleonenzahl.
2 - Z = Anzahl der Protonen (Ordnungszahl).
3 - Massenzahl A.
4 - N = Anzahl der Neutronen.
5 - Bezeichnung des Kohlenstoff-Isotops; gegebenenfalls Trivialnamen.
6 - Relative Atommasse des Kohlenstoff-Isotops (Isotopenmasse inklusive Elektronen) und in eckigen Klammern die Masse des Atomkerns (Kernmasse, Nuklidmasse ohne Elektronen), jeweils bezogen auf 12C = 12,00000 [2]. Zusätzlich ist der Massenüberschuss (Massenexzess) in MeV angegeben.
7 - Kernspin I, Einheit: h/2π.
8 - Kernmagnetisches Moment μmag.
9 - Ausgangsnuklide: Mögliche, angenommene oder tatsächliche Ausgangs-Nuklide (Mutternuklide, Elternnuklide). Die entsprechenden Zerfalls-Modi sind gegebenenfalls bei den Daten des jeweiligen Ausgangsnuklids zu finden.
10 - Zerfall: Halbwertszeiten des Kohlenstoff-Isotops mit a = Jahre; ; d = Tage; h = Stunden; min = Minuten; s = Sekunden.
11 - Zerfall: Zerfallsart in die jeweiligen Tochternuklide mit n = Neutronenemission; p = Protonenemission; α = Alpha-Zerfall; ß- = Beta-Minus-Zerfall unter Elektronenemission; EE = Elektroneneinfang; ß+ = Positronenemission; ε = ß+ und/oder EE; Iso = Isomerieübergang; CZ = Cluster-Zerfall; SZ = Spontanzerfall.
12 - Zerfall: Zerfallsanteil in Prozent (%).
13 - Zerfall: Zerfallsenergie; Partikelenergie bezogen auf Zerfallsart.
14 - AE = Anregungsenergie für metastabile Kerne.
15 - Sonstige Informationen und Hinweise: AL = Weitere Niveaus, so genannte Adopted Levels (Verlinkung auf externe Daten [1]).

Sonstige:

()- Eingeklammerte Ziffern: Unsicherheit zur Darstellung der Streubreite des angegebenen Wertes.
~ - Theoretische Werte oder systematische Trends.
  - ungelistet-: Nuklide, die in der Literatur bereits erwänhnt wurden, aber aus irgendwelchen Gründen in den aktuellen Nuklidtabellen nicht mehr zu finden sind, weil sich deren Entdeckung z. B. nicht bestätigt hat.

 

NMR-aktive Kohlenstoff-Nuklide

Nuklid
Anteil
Spin I
Kernmagnetisches
Moment
μ/μN
Gyromagnetisches
Verhältnis
107 rad T-1 s-1
Quadrupol-
Moment
Q fm-2
Resonanz-
Frequenz
v0 bei 1 T
Relative
Empfindlichkeit
H0 = const.
v0 = const. *
13C
1,06 %
1/2-
+ 0,702369(4)6,728310,70840,01591
0,2515

*) bezogen auf 1H = 1,000

 

Strahlenschutz

Für den Umgang mit den Kohlenstoff-Radionukliden gelten gemäß Strahlenschutzverordnung (StrlSchV 2018) unter anderem folgende Werte (Spalten 1 bis 7):

NuklidFreigrenzenHRQ-SchwelleOFKTochternuklideHalbwertszeit
C-11106 Bq10 Bq/g0,06 TBq20,4 Minuten
C-14107 Bq1 Bq/g50 TBq100 Bq/cm25700 Jahre

(HRQ = Hochradioaktive Quellen; OFK = Oberflächenkontamination)

 

Kernisobare Nuklide des Kohlenstoffs

Zu den Kohlenstoff-Nukliden isobare Atomkerne befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; Z = Ordnungszahl; A = Nukleonenzahl (Massenzahl).

Z:234567891011121314
AHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSi
88He8Li8Be8B8C
99He9Li9Be9B9C
1010He10Li10Be10B10C10N
1111Li11Be11B11C11N
1212Li12Be12B12C12N12O
1313Be13B13C13N13O
1414Be14B14C14N14O14F
1515Be15B15C15N15O15F
1616Be16B16C16N16O16F16Ne
1717B17C17N17O17F17Ne
1818B18C18N18O18F18Ne18Na
1919B19C19N19O19F19Ne19Na19Mg
2020C20N20O20F20Ne20Na20Mg
2121C21N21O21F21Ne21Na21Mg21Al
2222C22N22O22F22Ne22Na22Mg22Al22Si

 

Kernisotone Nuklide des Kohlenstoffs

Die zu den Kohlenstoff-Kernen isotonen Nuklide befinden sich in der jeweiligen Tabellenzeile; N = Anzahl der Neutronen.


2345678910111213141516
3H4H5H6H7H
4He5He6He7He8He9He10He
5Li6Li7Li8Li9Li10Li11Li12Li
6Be7Be8Be9Be10Be11Be12Be13Be14Be15Be16Be
7B8B9B10B11B12B13B14B15B16B17B18B19B20B21B
8C9C10C11C12C13C14C15C16C17C18C19C20C21C22C
10N11N12N13N14N15N16N17N18N19N20N21N22N23N
12O13O14O15O16O17O18O19O20O21O22O23O24O
14F15F16F17F18F19F20F21F22F23F24F25F
15Ne16Ne17Ne18Ne19Ne20Ne21Ne22Ne23Ne24Ne25Ne26Ne
18Na19Na20Na21Na22Na23Na24Na25Na26Na27Na
19Mg20Mg21Mg22Mg23Mg24Mg25Mg26Mg27Mg28Mg
21Al22Al23Al24Al25Al26Al27Al28Al29Al
22Si23Si24Si25Si26Si27Si28Si29Si30Si
24P25P26P27P28P29P30P31P
26S27S28S29S30S31S32S
28Cl29Cl30Cl31Cl32Cl33Cl
30Ar31Ar32Ar33Ar34Ar
32K33K34K35K
34Ca35Ca36Ca
36Sc37Sc
38Ti

 

Literatur und Hinweise

Eigenschaften der Kohlenstoff-Isotope

[1] - NuDat: National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, based on ENSDF and the Nuclear Wallet Cards.

[2] - G. Audi et. al.: The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics, (2003), DOI 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.

[3] - Live Chart of Nuclides. Nuclear structure and decay data.

Kohlenstoff: Kernmagnetische Eigenschaften - 13C-NMR

[4] - N. J. Stone: Table of nuclear magnetic dipole and electric quadrupole moments. Atomic Data and Nuclear Data Tables, (2005), DOI 10.1016/j.adt.2005.04.001.

[5] - Pekka Pyykkö: Year-2008 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, (2008), DOI 10.1080/00268970802018367.

[6] - Pekka Pyykkö: Year-2017 nuclear quadrupole moments. Molecular Physics, (2018), DOI 10.1080/00268976.2018.1426131.

[7] - N. J. Stone: Table of recommended nuclear magnetic dipole moments. IAEA, (2019).

Weitere Quellen:

[8] - Isotopenhäufigkeiten, Atommassen und Isotopenmassen: Siehe unter dem jeweiligen Stichwort.

[9] - NN:
Hoyle-Zustand von Kohlenstoff-12.
In: Internetchemie News, (2012), DOI https://www.internetchemie.info/news/2012/dec12/kohlenstoff-hoyle-zustand.php.

 


Kategorie: Chemische Elemente

Letzte Änderung am 05.07.2020.



© 1996 - 2021 Internetchemie ChemLin














Akzeptieren

Diese Website verwendet Cookies. Durch die Nutzung dieser Webseite erklären Sie sich damit einverstanden, dass Cookies gesetzt werden. Mehr erfahren