Carbon-12
| Carbon-12 | |
|---|---|
| Thông tin chung | |
| Tên, kí hiệu | Carbon,12C |
| Neutron | 6 |
| Proton | 6 |
| Dữ liệu hạt nhân | |
| Phân bố tự nhiên | 98.93% |
| Đồng vị mẹ | 12N 12B |
| Khối lượng đồng vị | 12 u |
| Spin | 0 |
| Năng lượng dư | 0± 0 keV |
| Năng lượng liên kết | 92161.753± 0.014 keV |
Carbon-12 (12C) là một đồng vị dồi dào hơn trong số hai đồng vị carbon ổn định (Carbon-13 là loại khác), chiếm tới 98,93% nguyên tố carbon;[1] Sự phong phú của nó là do quá trình triple-alpha mà nó được tạo ra trong các ngôi sao. Carbon-12 có tầm quan trọng đặc biệt trong việc sử dụng làm tiêu chuẩn mà từ đó khối lượng nguyên tử của tất cả các hạt nhân được đo, do đó, khối lượng nguyên tử của nó chính xác là 12 dalton. Carbon-12 gồm có 6 proton 6 neutron và 6 electron.
Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]
Trước năm 1959, cả IUPAP và IUPAC đều sử dụng oxy để xác định số mol; các nhà hóa học định nghĩa số mol là số nguyên tử oxy có khối lượng 16g, các nhà vật lý sử dụng một định nghĩa tương tự nhưng chỉ với đồng vị oxy-16. Hai tổ chức đã đồng ý vào năm 1959/60 để xác định số mol như sau.
Số mol là lượng chất của một hệ chứa nhiều thực thể cơ bản như có các nguyên tử trong 12 gam carbon 12; biểu tượng của nó là "mol".
Điều này đã được CIPM (Ủy ban quốc tế về trọng lượng và đo lường) thông qua vào năm 1967 và năm 1971, nó đã được CGPM lần thứ 14 (Hội nghị chung về trọng lượng và đo lường) thông qua.
Năm 1961, đồng vị carbon-12 đã được chọn để thay thế oxy làm tiêu chuẩn liên quan đến trọng lượng nguyên tử của tất cả các nguyên tố khác được đo.[2]
Năm 1980, CIPM đã làm rõ định nghĩa trên, xác định rằng các nguyên tử carbon-12 không liên kết và ở trạng thái cơ bản.
Trạng thái Hoyle[sửa | sửa mã nguồn]
Trạng thái Hoyle là trạng thái cộng hưởng kích thích, không có spin, của carbon-12. Nó được sản xuất thông qua quy trình triple-alpha và được dự đoán là tồn tại bởi Fred Hoyle vào năm 1954.[3] Sự tồn tại của trạng thái Hoyle cộng hưởng 7,7 MeV là điều cần thiết cho quá trình tổng hợp hạt nhân của carbon trong các ngôi sao khổng lồ đỏ đốt helium và dự đoán một lượng carbon được sản xuất trong môi trường sao phù hợp với các quan sát. Sự tồn tại của trạng thái Hoyle đã được xác nhận bằng thực nghiệm, nhưng tính chất chính xác của nó vẫn đang được nghiên cứu.[4] Vào năm 2011, một tính toán khởi đầu của các trạng thái thấp của carbon-12 đã được tìm thấy (ngoài trạng thái spin-2 và trạng thái cơ bản bị kích thích) cộng hưởng với tất cả các tính chất của trạng thái Hoyle.[5][6]
Thanh lọc đồng vị[sửa | sửa mã nguồn]
Các đồng vị của carbon có thể được tách ra dưới dạng khí carbon dioxide bằng phản ứng trao đổi hóa học xếp tầng với amin carbamate.[7]
Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]
- Hằng số Avogadro
- Carbon-11
- Carbon-13
- Carbon-14
- Đồng vị của carbon
- Kim cương nguyên chất đồng vị
- Mol (đơn vị)
Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]
- ^ “Table of Isotopic Masses and Natural Abundances” (PDF). 1999.
- ^ “Atomic Weights and the International Committee — A Historical Review”. ngày 26 tháng 1 năm 2004.
- ^ Hoyle, F. (1954). “On Nuclear Reactions Occurring in Very Hot Stars. I. the Synthesis of Elements from Carbon to Nickel”. The Astrophysical Journal Supplement Series. 1: 121. Bibcode:1954ApJS....1..121H. doi:10.1086/190005. ISSN 0067-0049.
- ^ Chernykh, M.; Feldmeier, H.; Neff, T.; Von Neumann-Cosel, P.; Richter, A. (2007). “Structure of the Hoyle State in C12” (PDF). Physical Review Letters. 98 (3): 032501. Bibcode:2007PhRvL..98c2501C. doi:10.1103/PhysRevLett.98.032501. PMID 17358679.
- ^ Epelbaum, E.; Krebs, H.; Lee, D.; Meißner, U.-G. (2011). “Ab Initio Calculation of the Hoyle State” (PDF). Physical Review Letters. 106 (19): 192501. arXiv:1101.2547. Bibcode:2011PhRvL.106s2501E. doi:10.1103/PhysRevLett.106.192501. PMID 21668146. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 26 tháng 1 năm 2020. Truy cập ngày 29 tháng 4 năm 2019.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết)
- ^ Hjorth-Jensen, M. (2011). “Viewpoint: The carbon challenge”. Physics. 4: 38. Bibcode:2011PhyOJ...4...38H. doi:10.1103/Physics.4.38.
- ^ Kenji Takeshita and Masaru Ishidaa (tháng 12 năm 2006). “Optimum design of multi-stage isotope separation process by exergy analysis”. ECOS 2004 - 17th International Conference on Efficiency, Costs, Optimization, Simulation, and Environmental Impact of Energy on Process Systems. 31 (15): 3097–3107. doi:10.1016/j.energy.2006.04.002.