ما هو أكثر نظائر الكربون شيوعًا؟

تحتوي نواة كل ذرة عنصرية على البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. على الرغم من أن كل عنصر يحتوي عادةً على عدد متساوٍ من البروتونات والإلكترونات ، إلا أن عدد النيوترونات يمكن أن يختلف. عندما تحتوي ذرات عنصر واحد مثل الكربون على أعداد مختلفة من النيوترونات ، وبالتالي كتل ذرية مختلفة ، فإنها تكون كذلك تسمى "النظائر". مثل العديد من العناصر الأخرى ، يحتوي الكربون على نظير شائع جدًا والعديد من النظائر الأخرى الموجودة تمامًا نادر.

أكثر نظائر الكربون شيوعًا هو الكربون 12. يشير اسمها إلى أن نواتها تحتوي على ستة بروتونات وستة نيوترونات ، ليصبح المجموع 12. على الأرض ، يمثل الكربون 12 ما يقرب من 99 في المائة من الكربون الطبيعي. يستخدم العلماء وحدات الكتلة الذرية ، أو amu ، لقياس كتلة العناصر. يحتوي الكربون 12 على 12000 وحدة طلقة بالضبط. هذا الرقم هو المعيار المرجعي لقياس الكتلة الذرية لجميع النظائر الأخرى.

النظيران الآخران الموجودان بشكل طبيعي هما الكربون 13 ، والذي يشتمل على حوالي 1 في المائة من جميع نظائر الكربون ، والكربون 14 ، الذي يمثل حوالي 2 تريليون من نظائر الكربون التي تحدث بشكل طبيعي كربون. يشير الرقم "13" في الكربون -13 إلى أن نواة النظير تحتوي على سبعة نيوترونات بدلاً من ستة. يحتوي الكربون 14 بالطبع على ثمانية نيوترونات. ابتكر العلماء أيضًا نظائر كربون صناعية تتراوح من الكربون 8 إلى الكربون 22 ، لكن الاستخدامات العملية لهذه النظائر غير المستقرة محدودة.

تُظهر الكائنات الحية تفضيلًا للكربون -12 على الكربون -13 ، وبالتالي تمتص مستويات عالية بشكل غير متناسب من الكربون -12. وبالتالي ، يمكن للعلماء دراسة نسبة الكربون -13 إلى الكربون -12 في قلب الجليد وحلقات الأشجار لتقدير التركيزات السابقة لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. وبالمثل ، يمكن لعلماء المناخ تتبع هذه النسبة في مياه البحر لدراسة معدلات امتصاص المحيط لثاني أكسيد الكربون.

على عكس الكربون 12 والكربون 13 ، فإن الكربون 14 مشع. بمرور الوقت ، تتحلل النظائر المشعة ، وتطلق كمية معينة من الإشعاع. يأخذ كل كائن حي ثاني أكسيد الكربون ، والذي يحتوي على كمية صغيرة من الكربون 14. بعد موت الكائن الحي ، يتحلل الكربون 14 في جسمه تدريجيًا. نظرًا لأن العلماء يعرفون المعدل الذي يتحلل به الكربون 14 ، فيمكنهم فحص مستويات الكربون 14 في الكائنات الحية القديمة لتقدير الوقت الذي تعيش فيه. هذه التقنية تسمى التأريخ بالكربون.