elementos químicos

Isótopos de carbono

Carbono (C)
Masa atómica estándar: 12.0107(8) uma

Símbolo
Z(p)N(n)
Masa isotópica (u)
 Periodo de semidesintegraciónEspín
nuclearComposición
isotópica
representativa
(fracción molar)Rango de variación
natural
(fracción molar)Energia de excitación⁸C628.037675(25)2.0(4)E-21 s [230(50) keV]0+⁹C639.0310367(23)126.5(9) ms(3/2-)0+¹⁵C6915.0105993(9)2.449(5) s1/2+¹⁶C61016.014701(4)0.747(8) s0+¹⁷C61117.022586(19)193(5) ms(3/2+)¹⁸C61218.02676(3)92(2) ms0+¹⁹C61319.03481(11)46.2(23) ms(1/2+)²⁰C61420.04032(26)16(3) ms [14(+6-5) ms]0+²¹C61521.04934(54)#<30 ns="" style="line-height: 1em;" sup="">22

C61622.05720(97)#6.2(13) ms [6.1(+14-12) ms]0+

• La precisión de las abundancias isotópicas y las masas atómicas son limitadas. Los rangos indicados deberían ser representativos de cualquier material terrestre normal.
• Los valores marcados con # no se derivan exclusivamente de datos experimentales, sino que parte provienen de extrapolaciones sistemáticas. Entre paréntesis, datos de espín de asignación débil.
• Las incertidumbres se dan en forma concisa, entre paréntesis, tras los últimos dígitos correspondientes. Los valores de incertidumbre denotan una desviación estándar, excepto en datos de composición isotópica y valores estándar de masa IUPAC, los cuales usan incertidumbres extendidas.

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ISÓTOPOS

Cada elemento químico se caracteriza por el número de protones de su núcleo, que se denomina número atómico (Z). Así, el hidrógeno ( 1H) tiene un protón, el carbono ( 6C) tiene 6 protones y el oxígeno ( 8O) tiene 8 protones en el núcleo. El número de neutrones del núcleo puede variar. Casi siempre hay tantos o más neutrones que protones. La masa atómica (A) se obtiene sumando el número de protones y de neutrones de un núcleo determinado. Un mismo elemento químico puede estar constituído por átomos diferentes, es decir, sus números atómicos son iguales, pero el número de neutrones es distinto. Estos átomos se denominanisótopos del elemento en cuestión. Isótopos significa "mismo lugar", es decir, que como todos los isótopos de un elemento tienen el mismo número atómico, ocupan el mismo lugar en la Tabla Periódica. Por tanto: Si a un átomo se le añade un protón, se convierte en un nuevo elemento químico Si a un átomo se le añade un neutrón, se convierte en un isótopo de ese elemento químico Se conocen 3 isótopos del elemento hidrógeno: 11H es el hidrógeno ligero, el más abundante, con un protón y cero neutrones. El 21H es el deuterio (D), cuyo núcleo alberga un protón y un neutrón y el 31H es el tritio (T), cuyo núcleo contiene un protón y dos neutrones. Isótopos del hidrógeno Los isótopos del carbono son 116C (6 protones y cinco neutrones), 126C (6 protones y seis neutrones), 136C (6 protones y siete neutrones) y 146C (6 protones y ocho neutrones). Isótopos del carbono En el caso del cloro Z=17 y A=35. Sin embargo, si miramos en la Tabla Periódica, la masa atómica del cloro natural es de 35,5. Cuando la masa de un elemento químico es fraccionaria, resulta evidente que dicho elemento estará constituídos por una mezcla de sus distintos isótopos. Así, el cloro natural (masa atómica 35,5) estará formado por la mezcla de los isótopos 35Cl y 37Cl. Si aplicamos la ley de mezclas, se puede calcular fácilmente que la proporción de cada uno de ellos es 75% y 25% respectivamente: Los isótopos de un elemento tienen las mismas propiedades químicas pero difieren algo en sus propiedades físicas. Esta pequeña diferencia deriva de su distinta masa atómica. Así, mientras que la moléculas de agua ligera pesa 18 dalton, la molécula de agua pesada (contiene D en lugar de H) pesa 20 dalton. Este aumento afectará a su densidad, temperatura de ebullición, etc. Isótopos del carbono l Protón - Neutrón - Electrón  Carbono 14 Inestable radioactivo  Carbono 13 Inestable estable  Carbono 12 Inestable estable Isótopos del carbono El carbono tiene tres isótopos naturales: el carbono 12 constituye el 98,89% del carbono natural y sirve de patrón para la escala de masas atómicas; el carbono 13 es el único isótopo magnético del carbono, y se usa en estudios estructurales de compuestos que contienen este elemento; el carbono 14, producido por el bombardeo de nitrógeno con rayos cósmicos, es radiactivo (con una vida media de 5.760 años) y se emplea para datar objetos arqueológicos. Isótopo trazador o Trazador isotópico, nombre aplicado a un átomo de un isótopo que se utiliza para observar el movimiento de ciertos materiales en procesos químicos, biológicos o físicos. Este término se aplica comúnmente a cualquier isótopo radiactivo utilizado para seguir el curso de sustancias no radiactivas. Sin embargo, para uso científico, el término se aplica también a isótopos menos abundantes, no radiactivos o estables, que se pueden emplear en técnicas de seguimiento. Los trazadores se pueden utilizar para seguir el movimiento de sustancias en cantidades grandes o pequeñas, y a nivel molecular o atómico. Las observaciones se pueden realizar midiendo la radiactividad en el caso de los trazadores radiactivos, o la abundancia relativa de isótopos en las aplicaciones que utilizan isótopos estables como trazadores. Los instrumentos empleados para detectar la radiación incluyen el electroscopio, el contador de centelleo y el contador Geiger. En las investigaciones que usan isótopos estables, el instrumento más utilizado es el espectrómetro de masas, que puede determinar las cantidades relativas de varios isótopos en una muestra de la sustancia a analizar. Los trazadores tienen aplicaciones importantes en muchos campos de investigación, así como en medicina, en agricultura y en la industria. Una de dos o más especies de nucleidos de un elemento determinado, que tienen número idéntico de protones (Z) en el núcleo, pero cuyo número de neutrones (N) es diferente. Los isótopos se distinguen en cuanto a la masa, aunque son de la misma naturaleza química. Todos los elementos que existen en la naturaleza tienen isótopos radiactivos, y la mayor parte de ellos tiene al menos un nucleido estable. Algunos elementos que se presentan en la naturaleza, como el uranio, son radiactivos, pero tienen isótopos con vida media larga. De los 83 elementos existentes en la naturaleza en cantidades apreciables, 20 de ellos poseen un solo nucleido estable, y se conocen como mononuclídos o antisotópicos. Los demás tienen entre dos y diez isótopos.  Que són los Isótopos: Formas de un elemento que difieren entre si en la masa de sus átomos y en las propiedades dependientes de esa masa. Teniendo el mismo número atómico y el mismo número de valencia de electrones, los isótopos ocupan la misma posición en la tabla periódica y tienen propiedades idénticas. Son distinguibles solo por pequeñas diferencias de sus pesos atómicos o por transformaciones radioactivas. Por lo general, la abundancia isotópica se refiere a la composición isotópica de un elemento terrestre que se encuentra en forma natural. Se observa que algunos elementos varían en su composición isotópica. La variabilidad se sitúa entre algunos por millar hasta uno o dos por ciento, aunque se observa una variabilidad mayor en algunas muestras. Esta variación se produce por varias razones. En los elementos ligeros, como el hidrógeno, el litio y el boro, por ejemplo, los isótopos difieren bastante en su masa respectiva y en cierta medida en su reactividad química, en tal forma que los procesos de destilación o el intercambio químico entre diferentes compuesto químicos del elemento pueden producir diferencias significativas en la composición isotópica. En efecto, las reacciones de intercambio se utilizan en el caso del hidrógeno, el litio, el boro, el carbón, el nitrógeno y el oxígeno para separar los isótopos de estos elementos en una escala relativamente grande. Los isótopos de ciertos elementos poseen propiedades únicas o peculiares, y es deseable su enriquecimiento. El deuterio, 2H, que tiene una abundancia casi de 0.16% en el hidrógeno terrestre, es útil para la moderación de los neutrones en los reactores de agua pesada, y se pronostica su empleo como combustible en los futuros reactores de fusión. Se han producido grandes cantidades de agua deuterizada mediante una gran variedad de procesos de destilación, intercambio y procesos de electrólisis. El isótopo fisionable de uranio, 235U, se enriquece por difusión gaseosa en un gas de hexafloruro de uranio en plantas muy grandes. De los elementos biológicamente importantes, sólo el carbón y el hidrógeno poseen radioisótopos con vida media considerablemente larga, y pueden emplearse como trazadores en los organismos vivientes. Los estudios sobre metabolismo, utilización de droga y otras reacciones en los organismos vivos se realizan con mayor efectividad con isótopos estables, como 13C, 18N, 15O y 2H. Los compuestos se "etiquetan" introduciendo grandes concentraciones de isótopos en la estructura molecular, y los productos metabolizados se estudian usando un espectómetro de masas con el propósito de medir las razones isotópicas que se han alterado.