Carbono-12

El carbono-12 ( ^¹²C ) es el más abundante de los dos isótopos estables del carbono ( el otro es el carbono-13 ), constituyendo el 98,93% del carbono elemental en la Tierra; su abundancia se debe al proceso triple alfa mediante el cual se crea en las estrellas. El carbono-12 es de particular importancia por su uso como patrón a partir del cual se miden las masas atómicas de todos los nucleidos ; por lo tanto, su masa atómica es exactamente 12 daltons por definición. El carbono-12 está compuesto por 6 protones , 6 neutrones y 6 electrones .

Consulte el carbono-13 para conocer los métodos de separación de los dos isótopos, enriqueciendo así ambos.

Antes de 1959, tanto la IUPAP como la IUPAC utilizaban el oxígeno para definir el mol ; los químicos lo definían como el número de átomos de oxígeno con una masa de 16  g, mientras que los físicos empleaban una definición similar, pero solo con el isótopo oxígeno-16 . En 1959-60, ambas organizaciones acordaron definir el mol de la siguiente manera.

Un mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 12 gramos de carbono 12; su símbolo es "mol".

Esta normativa fue adoptada por el CIPM (Comité Internacional de Pesas y Medidas) en 1967, y en 1971 fue adoptada por la 14.ª CGPM (Conferencia General de Pesas y Medidas) .

En 1961, el isótopo carbono-12 fue seleccionado para reemplazar al oxígeno como el estándar con respecto al cual se miden los pesos atómicos de todos los demás elementos, ^{[ 2 ]} de acuerdo con la definición anterior del mol.

En 1980, el CIPM aclaró la definición anterior, definiendo que los átomos de carbono-12 no están ligados y se encuentran en su estado fundamental .

En 2018, la IUPAC especificó el mol como exactamente6,022 140 76 × 10 ²³ "entidades elementales". El número de moles en 12 gramos de carbono-12 se convirtió en una cuestión de determinación experimental.

El estado de Hoyle es un estado resonante excitado de espín 0 del carbono-12. Se produce mediante el proceso triple alfa y Fred Hoyle predijo su existencia en 1954. ^{[ 3 ]} La existencia de esta  resonancia de 7,7 MeV es esencial para la nucleosíntesis de carbono en estrellas que queman helio y predice una cantidad de producción de carbono que coincide con las observaciones. La existencia del estado de Hoyle se ha confirmado experimentalmente, pero sus propiedades precisas aún se están investigando. ^{[ 4 ]}

El estado de Hoyle se puebla cuando un núcleo de helio-4 se fusiona con un núcleo de berilio-8 en un entorno de alta temperatura (10 ⁸ K ) con helio densamente concentrado (10 ⁵ g/cm ³ ). Como consecuencia de la corta vida media del ⁸ Be, dos núcleos de helio que se fusionan en él deben ser seguidos en ~10 ⁻¹⁶ segundos por un tercero, formando carbono. El estado de Hoyle también es una resonancia de corta duración con una vida media de   2,4 × 10 ⁻¹⁶  s ; se desintegra principalmente en sus tres partículas alfa constituyentes , aunque el 0,0413% de las desintegraciones (o 1 en 2421,3) ocurren por emisión de rayos gamma al estado fundamental de ¹² C. ^{[ 5 ]}

En 2011, un cálculo ab initio de los estados de baja energía del carbono-12 encontró (además del estado fundamental y el estado excitado de espín-2) una resonancia con todas las propiedades del estado de Hoyle. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

• constante de Avogadro
• Carbono-11
• Carbono-13
• Carbono-14
• Isótopos del carbono
• Diamante isotópicamente puro
• Mol (unidad)

• Jenkins, David; Kirsebom, Oliver (2013-02-07). "El secreto de la vida" . Physics World . Recuperado el 27 de agosto de 2021 .