Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Изотоп углерода
здание в Орегоне
Isotope of Carbon
the building in Oregon
Углерод-12 (¹²C) является наиболее распространенным из двух стабильных изотопов углерода (другой – углерод-13), составляя 98,93% элементарного углерода на Земле. Его обилие обусловлено тройным альфа-процессом, посредством которого он образуется в звездах. Углерод-12 имеет особое значение, поскольку используется в качестве стандарта, от которого отсчитываются атомные массы всех нуклидов; таким образом, его атомная масса по определению равна ровно 12 дальтонам. Углерод-12 состоит из 6 протонов, 6 нейтронов и 6 электронов.
Carbon 12 (12C) is the most abundant of the two stable isotopes of carbon (carbon 13 being the other), amounting to 98.93% of element carbon on Earth; its abundance is due to the triple alpha process by which it is created in stars. Carbon 12 is of particular importance in its use as the standard from which atomic masses of all nuclides are measured, thus, its atomic mass is exactly 12 daltons by definition. Carbon 12 is composed of 6 protons, 6 neutrons, and 6 electrons.
История
До 1959 года как IUPAP, так и IUPAC использовали кислород для определения моля; химики определяли моль как количество атомов кислорода массой 16 г, а физики использовали аналогичное определение, но только для изотопа кислорода-16. В 1959–1960 годах обе организации договорились определить моль следующим образом: моль — это количество вещества системы, содержащее столько же элементарных частиц, сколько атомов в 12 граммах углерода-12; его символ — "моль". Этот стандарт был принят Международным комитетом по мерам и весам (CIPM) в 1967 году, а в 1971 году — 14-й Генеральной конференцией по мерам и весам (CGPM). В 1961 году изотоп углерода-12 был выбран в качестве стандарта, заменив кислород, относительно которого измеряются атомные массы всех остальных элементов. В 1980 году CIPM уточнил вышеуказанное определение, указав, что атомы углерода-12 несвязаны и находятся в основном состоянии. В 2018 году IUPAC уточнил определение моля, установив его равным ровно 6,02214076 "элементарных частиц". Количество молей в 12 граммах углерода-12 стало определяться экспериментально.
Before 1959, both the IUPAP and IUPAC used oxygen to define the mole; the chemists defining the mole as the number of atoms of oxygen which had mass 16 g, the physicists using a similar definition but with the oxygen 16 isotope only. The two organizations agreed in 1959–60 to define the mole as follows. Mole is the amount of substance of a system which contains as many elementary entities as there are atoms in 12 gram of carbon 12; its symbol is "mol". This was adopted by the CIPM (International Committee for Weights and Measures) in 1967, and in 1971, it was adopted by the 14th CGPM (General Conference on Weights and Measures). In 1961, the isotope carbon 12 was selected to replace oxygen as the standard relative to which the atomic weights of all the other elements are measured. In 1980, the CIPM clarified the above definition, defining that the carbon 12 atoms are unbound and in their ground state. In 2018, IUPAC specified the mole as exactly 6.02214076 "elementary entities". The number of moles in 12 grams of carbon 12 became a matter of experimental determination.
Штат Хойл
Состояние Хойла — это возбужденное, безспиновое, резонансное состояние углерода-12. Оно образуется в ходе тройного альфа-процесса и было предсказано Фредом Хойлом в 1954 году. Существование резонанса Хойла при 7,7 МэВ имеет решающее значение для нуклеосинтеза углерода в звездах, сжигающих гелий, и предсказывает количество образующегося углерода в звездной среде, которое соответствует наблюдаемым значениям. Существование состояния Хойла было экспериментально подтверждено, но его точные свойства продолжают изучаться. Состояние Хойла заселяется при слиянии ядра гелия-4 с ядром бериллия-8 в среде с высокой температурой (10⁸ К) и высокой концентрацией гелия (10⁵ г/см³). Этот процесс должен происходить в течение 10⁻¹⁶ секунд из-за короткого времени жизни ⁸Be. Состояние Хойла также является короткоживущим резонансом с периодом полураспада 2,4 секунды; оно преимущественно распадается обратно на три составляющие альфа-частицы, хотя 0,0413% распадов (или 1 из 2421,3) происходит посредством внутреннего преобразования в основное состояние ¹²C. В 2011 году ab initio расчет низлежащих состояний углерода-12 обнаружил (в дополнение к основному и возбужденному состоянию со спином 2) резонанс, обладающий всеми свойствами состояния Хойла.
The Hoyle state is an excited, spinless, resonant state of carbon 12. It is produced via the triple alpha process and was predicted to exist by Fred Hoyle in 1954. The existence of the 7.7 MeV resonance Hoyle state is essential for the nucleosynthesis of carbon in helium burning stars and predicts an amount of carbon production in a stellar environment which matches observations. The existence of the Hoyle state has been confirmed experimentally, but its precise properties are still being investigated. The Hoyle state is populated when a helium 4 nucleus fuses with a beryllium 8 nucleus in a high temperature (108 K) environment with densely concentrated (105 g/cm3) helium. This process must occur within 10−16 seconds as a consequence of the short half life of 8Be. The Hoyle state also is a short lived resonance with a half life of 2.4; it primarily decays back into its three constituent alpha particles, though 0.0413% of decays (or 1 in 2421.3) occur by internal conversion into the ground state of 12C. In 2011, an ab initio calculation of the low lying states of carbon 12 found (in addition to the ground and excited spin 2 state) a resonance with all of the properties of the Hoyle state.
Изотопная очистка
Изотопы углерода могут быть разделены в форме газа диоксида углерода посредством каскадных реакций химического обмена с аминокарбаматом.
The isotopes of carbon can be separated in the form of carbon dioxide gas by cascaded chemical exchange reactions with amine carbamate.