Изотопы углерода Ковригина С. В. МГП-10
Углерод Химический элемент 4 -ой группы главной подгруппы 2 -го периода периодической системы Менделеева Порядковый номер 6 Атомная масса 12, 0107 Радиус атома 91 пм Ковалентный радиус 77 пм Степени окисления 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4 Формы существования в : • Кристаллическая • Аморфная • Кластерная Является основой органической химии (Органическая химия — раздел химии, изучающий соединения углерода, их структуру, свойства, методы синтеза. Органическими называют соединения углерода с другими элементами)
Аллотропия углерода Классификация аллотропов углерода по характеру химической связи между атомами: sp 3 формы: sp 2 формы sp формы Смешанные sp 3/sp 2 формы Другие формы: C 1 — C 2 — C 3 — C 8 Аллотропия — существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ. Восемь аллотропов углерода: a) Алмаз, b) Графит, c) Лонсдейлит, d) C 60 (фуллерены), e) C 540, f) C 70, g) Аморфный углерод и h) однослойная углеродная нанотрубка.
Возможные изотопы Символ N (n) Масса, а. е. м. 8, 037675(25) 9, 0310367(23) 10, 0168532(4) 11, 0114336(10) Период полураспада 2, 0(4)х10 -21 с 126, 5(9) мкс 19, 290(12) с 20, 334(24)мин 8 C 9 C 10 C 11 C 2 3 4 5 12 C 6 12 по определению Стабилен 13 C 7 13, 0033548378(10) Стабилен 14 C 15 C 16 C 17 C 18 C 19 C 8 9 10 11 12 13 20 C 21 C 14 20, 04032(26) 15 21, 04934(54) 14, 003241989(4) 15, 0105993(9) 16, 014701(4) 17, 022586(19) 18, 02676(3) 19, 03481(11) 5, 70(3)× 103 лет 2, 449(5) с 0, 747(8) с 193(5) мкс 92(2) мкс 46, 2(23) мкс 16(3) мкс [14+6− 5 мкс] <30 нс 6, 2(13) мкс [6, 1+14− 12
Стабильные изотопы 12 С Нейтронов 6 Протонов 6 Атомная масса 12, 0000000(0) а. е. м. Изотопная распространённость 98, 93(8) % 13 С Нейтронов 7 Протонов 6 Атомная масса 13, 0033548378(10)а. е. м Изотопная распространённость 1, 07(8) % 13 С 13 С 12 С
Фракционирование изотопов 12 С 13 С Обогащение карбонатных осадков в следствии реакции изотопного обмена между газообразной СО 2 и водорастворенными СО 2 карбонатами Фотосинтез приводит к обогащению синтезированных органических соединений 12 С Фотосинтез 13 С Осадконакопление
Изотопный состав углерода выражается с помощью величины δ
Стандартная газообразная СО 2 получена при обработке белемнитов формации Пи-Ди растворенные 100% фосфатной кислотой. Этот стандарт называется PDB (Belemnitella Americana из формации Пи-Ди мелового возраста, Южная Каролина)
Магматические системы Слабо окисленная Сильно часть окисленная часть Биогенного происхождения Карбонатные растворы 12 C>> 13 C < Интрузия Восстановление 13 C < Окисление Метаморфизм Потеря 13 С
Вулканы CH 4 СО 2 Обогащен 13 С Температура равновесия Обогащен 12 С Органическим поверхностным углеродам
Осадочные системы Морские Континентальные Обогащен 13 С Аномалии : Арагонит с континентального шельфа Карбонаты в соленых куполах Кальцит в урановых залежах Максимальное значение –хандриты Обогащен 12 С CH 4 Особенно горючие полезные ископаемые => органическое происхождения
Гидротермальные системы Соотношение изотопов зависит : Температура Фугитивность О 2 Концентрация р-ра (СО 2, СН 4, минеральной фазы) р. H