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| 一般的な | |
|---|---|
| シンボル | 12 ℃ |
| 名前 | 炭素-12、12C、C-12 |
| 陽子 ( Z ) | 6 |
| 中性子 ( N ) | 6 |
| 核種データ | |
| 自然の豊かさ | 98.93% |
| 同位体質量 | 12日 |
| スピン | 0 |
| 余剰エネルギー | 0.0 キロボルト |
| 結合エネルギー | 92 161 .753 ± 0.014キロボルト |
| 親同位体 | 12北 12北 |
| 炭素同位体 核種の完全な表 | |
炭素12（12C ）は、炭素の2つの安定 同位体（もう1つは炭素13 ）の中で最も豊富で、地球上の炭素元素の98.93%を占めています。 [1]その豊富さは、恒星で生成されるトリプルアルファプロセスによるものです。炭素12は、すべての核種の原子質量を測定する基準として使用される点で特に重要であり、したがって、その原子質量は定義により正確に12ダルトンです。炭素12は、6個の陽子、6個の中性子、および6個の電子で構成されています。
歴史
1959 年より前、IUPAPとIUPAC は両方ともモルの定義に酸素を使用していました。化学者はモルを質量 16 g の酸素原子の数と定義し、物理学者は同様の定義を酸素 16同位体のみで使用していました。両組織は 1959 年から 1960 年にかけて、モルを次のように定義することに合意しました。
モルは、12 グラムの炭素 12 に含まれる原子と同じ数の基本エンティティを含むシステムの物質量です。記号は「モル」です。
これは1967年にCIPM（国際度量衡委員会）で採択され、1971年には第14回CGPM（国際度量衡総会）で採択されました。
1961年、炭素12同位体が酸素に代わる基準として選ばれ、他のすべての元素の原子量を測定基準としました。[2]
1980 年に CIPM は上記の定義を明確にし、炭素 12 原子は結合しておらず、基底状態にあると定義しました。
2018年にIUPACはモルを正確に次のように規定した。6.022 140 76 × 10 23「基本実体」。12グラムの炭素12に含まれるモル数は実験的に決定されるようになりました。
ホイル州
ホイル状態は、炭素12の励起された、スピンのない共鳴状態です。これはトリプルアルファ過程によって生成され、 1954年にフレッド・ホイルによって存在が予測されました。[3] 7.7 MeV共鳴ホイル状態の存在は、ヘリウム燃焼星における炭素の元素合成に不可欠であり、観測と一致する恒星環境での炭素生成量を予測します。ホイル状態の存在は実験的に確認されていますが、その正確な特性はまだ調査中です。[4]
ホイル状態は、高温（10 8 K）の環境で、高密度（10 5 g/cm 3）のヘリウムを含む環境で、ヘリウム4の原子核がベリリウム8の原子核と融合したときに発生します。このプロセスは、 8 Be の半減期が短いため、10 −16 秒以内に発生する必要があります。ホイル状態は、半減期が10 −16 秒の短寿命共鳴でもあります。 2.4 × 10 −16 s ; 主に3つの構成アルファ粒子に崩壊しますが、崩壊の0.0413%（または2421.3分の1）は12 Cの基底状態への内部変換によって起こります。[5]
2011年、炭素12の低エネルギー状態の第一原理計算により、（基底状態と励起スピン2状態に加えて）ホイル状態のすべての特性を持つ共鳴が発見されました。[6] [7]
同位体精製
炭素同位体はアミンカルバメートとのカスケード化学交換反応によって二酸化炭素ガスの形で分離することができる。[8]
参照
参考文献
- ^ 「同位体質量と天然存在比表」（PDF）。1999年。
- ^ 「原子量と国際委員会 - 歴史的レビュー」 2004年1月26日。
- ^ Hoyle, F. (1954). 「非常に高温の恒星で起こる核反応について。I. 炭素からニッケルまでの元素の合成」。天体物理学ジャーナル補足シリーズ。1 : 121。Bibcode : 1954ApJS ....1..121H。doi :10.1086/190005。ISSN 0067-0049 。
- ^ Freer, M.; Fynbo, HOU (2014). 「12Cのホイル状態」.粒子および核物理学の進歩. 78 : 1–23. Bibcode :2014PrPNP..78....1F. doi :10.1016/j.ppnp.2014.06.001.
- ^ Alshahrani, B.; Kibédi, T.; Stuchberry, AE; Williams, E.; Fares, S. (2013). 「カスケードガンマ崩壊を用いたホイル状態の放射分岐比の測定」. EPJ Web of Conferences . 63 : 01022-1–01022-4. Bibcode :2013EPJWC..6301022A. doi : 10.1051/epjconf/20136301022 . hdl : 1885/101943 .
- ^ Epelbaum, E.; Krebs, H.; Lee, D.; Meißner, U.-G. (2011). 「ホイル状態のアブイニティ計算」. Physical Review Letters . 106 (19): 192501. arXiv : 1101.2547 . Bibcode :2011PhRvL.106s2501E. doi :10.1103/PhysRevLett.106.192501. PMID 21668146. S2CID 33827991.
- ^ Hjorth-Jensen, M. (2011). 「視点：炭素の課題」.物理学. 第4巻. p. 38. Bibcode :2011PhyOJ...4...38H. doi : 10.1103/Physics.4.38 .
- ^ 竹下健二、石田勝（2006年12月）。「エクセルギー解析による多段同位体分離プロセスの最適設計」。エネルギー。31 （ 15 ）：3097–3107。doi ：10.1016/ j.energy.2006.04.002。
外部リンク
- ジェンキンス、デイビッド、キルセボム、オリバー ( 2013-02-07 )。「生命の秘密」。Physics World。2021-08-27閲覧。