stringtranslate.com

Углерод-12

Углерод-12 ( 12 C) является наиболее распространенным из двух стабильных изотопов углерода ( вторым является углерод-13 ), составляя 98,93% элементарного углерода на Земле; [1] его изобилие обусловлено процессом тройного альфа, посредством которого он создается в звездах. Углерод-12 имеет особое значение с точки зрения его использования в качестве стандарта, по которому измеряются атомные массы всех нуклидов , поэтому его атомная масса по определению составляет ровно 12 дальтон . Углерод-12 состоит из 6 протонов , 6 нейтронов и 6 электронов .

История

До 1959 года и IUPAP , и IUPAC использовали кислород для определения родинки ; химики определяли моль как количество атомов кислорода, имеющих массу 16 г, физики использовали аналогичное определение, но только с изотопом кислорода-16 . В 1959–1960 годах обе организации согласились определить крота следующим образом.

Моль — количество вещества системы, содержащей столько же элементарных веществ, сколько атомов содержится в 12 граммах углерода 12; его символ - «моль».

Он был принят CIPM (Международным комитетом мер и весов) в 1967 году, а в 1971 году он был принят 14-й CGPM (Генеральной конференцией мер и весов) .

В 1961 году изотоп углерода-12 был выбран вместо кислорода в качестве стандарта, относительно которого измеряются атомные массы всех остальных элементов. [2]

В 1980 году CIPM уточнил приведенное выше определение, определив, что атомы углерода-12 являются несвязанными и находятся в своем основном состоянии .

В 2018 году ИЮПАК определил родинку как именно6,022 140 76 × 10 23 «элементарные сущности». Число молей в 12 граммах углерода-12 стало предметом экспериментального определения.

штат Хойл

Состояние Хойла и возможные пути распада

Состояние Хойла — это возбужденное бесспиновое резонансное состояние углерода-12. Он производится в результате процесса тройного альфа , и его существование было предсказано Фредом Хойлом в 1954 году . производство в звездной среде, что соответствует наблюдениям. Существование состояния Хойла подтверждено экспериментально, но его точные свойства все еще исследуются. [4]

Состояние Хойла заселяется при слиянии ядра гелия-4 с ядром бериллия-8 в высокотемпературной (10 8  К ) среде с плотно концентрированным (10 5  г/см 3 ) гелием. Этот процесс должен происходить за 10–16 секунд  вследствие короткого периода полураспада 8 Be. Состояние Хойла также представляет собой кратковременный резонанс с периодом полураспада2,4 × 10-16  с ;​ в основном он распадается обратно на три составляющие его альфа-частицы , хотя 0,0413% распадов (или 1 из 2421,3) происходит путем внутреннего преобразования в основное состояние 12 C. [5]

В 2011 году ab initio расчет низколежащих состояний углерода-12 обнаружил (помимо основного и возбужденного состояния со спином 2) резонанс со всеми свойствами состояния Хойла. [6] [7]

Изотопная очистка

Изотопы углерода можно разделить в виде углекислого газа путем каскадных реакций химического обмена с карбаматом амина . [8]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Таблица изотопных масс и естественного содержания» (PDF) . 1999.
  2. ^ «Атомные веса и Международный комитет - исторический обзор». 26 января 2004 г.
  3. ^ Хойл, Ф. (1954). «О ядерных реакциях, происходящих в очень горячих звездах. I. Синтез элементов от углерода до никеля». Серия дополнений к астрофизическому журналу . 1 : 121. Бибкод : 1954ApJS....1..121H. дои : 10.1086/190005. ISSN  0067-0049.
  4. ^ Фрир, М.; Фынбо, ХОУ (2014). «Государство Хойла в 12C». Прогресс в области физики элементарных частиц и ядерной физики . 78 : 1–23. Бибкод :2014ПрПНП..78....1Ф. дои :10.1016/j.ppnp.2014.06.001.
  5. ^ Альшахрани, Б.; Кибеди, Т.; Стучберри, AE; Уильямс, Э.; Фарес, С. (2013). «Измерение коэффициента радиационного ветвления состояния Хойла с использованием каскадных гамма-распадов». Сеть конференций EPJ . 63 : 01022-1–01022-4. Бибкод : 2013EPJWC..6301022A. дои : 10.1051/epjconf/20136301022 . hdl : 1885/101943 .
  6. ^ Эпельбаум, Э.; Кребс, Х.; Ли, Д.; Мейснер, У.-Г. (2011). «Ab Initio Расчет состояния Хойла». Письма о физических отзывах . 106 (19): 192501. arXiv : 1101.2547 . Бибкод : 2011PhRvL.106s2501E. doi : 10.1103/PhysRevLett.106.192501. PMID  21668146. S2CID  33827991.
  7. ^ Хьёрт-Йенсен, М. (2011). «Точка зрения: проблема углерода». Физика . Том. 4. с. 38. Бибкод : 2011PhyOJ...4...38H. дои : 10.1103/Физика.4.38 .
  8. ^ Кенджи Такешита и Масару Исидаа (декабрь 2006 г.). «Оптимальное проектирование многостадийного процесса разделения изотопов методом эксергетического анализа». Энергия . 31 (15): 3097–3107. doi :10.1016/j.energy.2006.04.002.

Внешние ссылки