Kohlenstoff-12 - Carbon-12

Kohlenstoff-12 ( ¹² C) ist das häufigere der beiden stabilen Kohlenstoffisotope ( Kohlenstoff-13 ist das andere) und macht 98,93 % des elementaren Kohlenstoffs auf der Erde aus; seine Häufigkeit ist auf den Triple-Alpha-Prozess zurückzuführen, durch den es in Sternen erzeugt wird. Kohlenstoff-12 ist von besonderer Bedeutung bei seiner Verwendung als Standard, von dem aus die Atommassen aller Nuklide gemessen werden, daher beträgt seine Atommasse per Definition genau 12 Dalton . Kohlenstoff-12 besteht aus 6 Protonen , 6 Neutronen und 6 Elektronen .

Geschichte

Vor 1959 sowohl die IUPAP und IUPAC verwendeten Sauerstoff das definieren Mol ; die Chemiker definieren das Mol als die Anzahl der Sauerstoffatome mit einer Masse von 16 g, die Physiker verwenden eine ähnliche Definition, aber nur mit dem Sauerstoff- Isotop 16 . Die beiden Organisationen einigten sich 1959/60 darauf, den Maulwurf wie folgt zu definieren.

Das Mol ist die Stoffmenge eines Systems, das so viele Elementareinheiten enthält, wie es Atome in 12 Gramm Kohlenstoff 12 gibt; sein Symbol ist "mol".

Diese wurde 1967 vom CIPM (Internationales Komitee für Maß und Gewicht) und 1971 von der 14. CGPM (Generalkonferenz für Maß und Gewicht) verabschiedet .

1961 wurde das Isotop Kohlenstoff-12 ausgewählt, um Sauerstoff als Standard zu ersetzen, relativ zu dem die Atomgewichte aller anderen Elemente gemessen werden.

1980 klärte das CIPM die obige Definition und definierte, dass die Kohlenstoff-12-Atome ungebunden und in ihrem Grundzustand sind .

Im Jahr 2018 spezifizierte die IUPAC den Maulwurf als genau 6,022 140 76 × 10 ²³ „elementare Entitäten“. Die Molzahl in 12 Gramm Kohlenstoff-12 wurde experimentell bestimmt.

Hoyle-Staat

Der Hoyle-Zustand und mögliche Zerfallswege.

Der Hoyle-Zustand ist ein angeregter, spinloser Resonanzzustand von Kohlenstoff-12. Es wird über den Triple-Alpha-Prozess produziert und wurde 1954 von Fred Hoyle vorhergesagt . Die Existenz des 7,7 MeV-Resonanz-Hoyle-Zustands ist für die Nukleosynthese von Kohlenstoff in heliumbrennenden Sternen unerlässlich und sagt eine Menge der Kohlenstoffproduktion voraus in einer stellaren Umgebung, die den Beobachtungen entspricht. Die Existenz des Hoyle-Zustands wurde experimentell bestätigt, seine genauen Eigenschaften werden jedoch noch untersucht.

Der Hoyle-Zustand wird besiedelt, wenn ein Helium-4- Kern mit einem Beryllium-8- Kern in einer Hochtemperaturumgebung (10 ⁸ K ) mit dicht konzentriertem (10 ⁵ g/cm ³ ) Helium verschmilzt . Dieser Vorgang muss aufgrund der kurzen Halbwertszeit von ⁸ Be innerhalb von 10 ^-16 Sekunden erfolgen . Der Hoyle-Zustand ist auch eine kurzlebige Resonanz mit einer Halbwertszeit von2,4 × 10 ^–16 Sekunden; es zerfällt hauptsächlich wieder in seine drei konstituierenden Alpha-Teilchen , obwohl 0,0413 % der Zerfälle (oder 1 von 2.421,3) durch interne Umwandlung in den Grundzustand von ¹² C erfolgen.

Im Jahr 2011 fand eine Ab-initio- Rechnung der tiefliegenden Zustände von Kohlenstoff-12 (neben dem Grund- und angeregten Spin-2-Zustand) eine Resonanz mit allen Eigenschaften des Hoyle-Zustands.

Isotopenreinigung

Die Isotope des Kohlenstoffs können in Form von Kohlendioxidgas durch kaskadierte chemische Austauschreaktionen mit Amincarbamat getrennt werden .

Siehe auch

• Avogadro-Konstante
• Kohlenstoff-11
• Kohlenstoff-13
• Kohlenstoff-14
• Kohlenstoffisotope
• Isotopisch reiner Diamant
• Maulwurf (Einheit)

Verweise

Externe Links

• Jenkins, David; Kirsebom, Oliver (2013-02-07). "Das Geheimnis des Lebens" . Physik Welt . Abgerufen 2021-08-27 .