Carbono-12

Carbono-12 (¹²C) es el más abundante de los dos isótopos estables del carbono (el carbono-13 es el otro), y representa el 98,93% del elemento. carbono en la Tierra; su abundancia se debe al proceso triple alfa mediante el cual se crea en las estrellas. El carbono-12 es de particular importancia en su uso como estándar a partir del cual se miden las masas atómicas de todos los nucleidos, por lo que su masa atómica es exactamente de 12 daltons por definición. El carbono-12 está compuesto por 6 protones, 6 neutrones y 6 electrones.

Historia

Antes de 1959, tanto la IUPAP como la IUPAC usaban oxígeno para definir el mol; los químicos definían el mol como el número de átomos de oxígeno que tenían una masa de 16 g, los físicos usaban una definición similar pero solo con el isótopo de oxígeno-16. Las dos organizaciones acordaron en 1959-1960 definir el topo de la siguiente manera.

El mosaico es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como hay átomos en 12 gramos de carbono 12; su símbolo es "mol".

Fue adoptado por el CIPM (Comité Internacional de Pesas y Medidas) en 1967, y en 1971, fue adoptado por la 14ª CGPM (Conferencia General de Pesas y Medidas).

En 1961, se seleccionó el isótopo carbono-12 para reemplazar al oxígeno como estándar con respecto al cual se miden los pesos atómicos de todos los demás elementos.

En 1980, el CIPM aclaró la definición anterior, definiendo que los átomos de carbono-12 están libres y en su estado fundamental.

En 2018, la IUPAC especificó el mol como exactamente 6,02214076×10²³ "entidades elementales". El número de moles en 12 gramos de carbono-12 se convirtió en una cuestión de determinación experimental.

Estado de Hoyle

El estado Hoyle es un estado excitado, sin espín y resonante del carbono-12. Se produce mediante el proceso triple alfa y Fred Hoyle predijo su existencia en 1954. La existencia del estado de resonancia de Hoyle de 7,7 MeV es esencial para la nucleosíntesis de carbono en estrellas que queman helio y predice la cantidad de producción de carbono en una entorno estelar que coincide con las observaciones. La existencia del estado Hoyle ha sido confirmada experimentalmente, pero aún se están investigando sus propiedades precisas.

El estado Hoyle se puebla cuando un núcleo de helio-4 se fusiona con un núcleo de berilio-8 en un ambiente de alta temperatura (10⁸ K) con concentraciones densamente concentradas (10⁵ g/cm³) helio. Este proceso debe ocurrir dentro de 10⁻¹⁶ segundos como consecuencia de la corta vida media del ⁸Be. El estado de Hoyle también es una resonancia de corta duración con una vida media de 2,4×10⁻¹⁶ s; principalmente se desintegra nuevamente en sus tres partículas alfa constituyentes, aunque el 0,0413% de las desintegraciones (o 1 en 2421,3) se producen por conversión interna al estado fundamental de ¹²C.

En 2011, un cálculo ab initio de los estados bajos del carbono-12 encontró (además del estado terrestre y del espín-2 excitado) una resonancia con todas las propiedades del estado de Hoyle.

Purificación isotópica

Los isótopos de carbono se pueden separar en forma de dióxido de carbono gaseoso mediante reacciones de intercambio químico en cascada con carbamato de amina.