| 13 | C | |
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Kohlenstoff-13 - kurz 13C oder C-13 - ist ein natürliches, stabiles Isotopdes chemoischen Elements Kohlenstoff, dessen Atomkern aus sechs Protonen und sieben Neutronen besteht. Als eines der Umweltisotope macht es etwa 1,1% des gesamten natürlichen Kohlenstoffs auf der Erde aus.
Reiner Kohlenstoff-13 für die kommerzielle Verwendung - insbesondere für die chemische Synthese von 13C-markierten Verbindungen - muss aufgrund seiner natürlichen Häufigkeit von etwa einem 1% angereichert werden. Hierfür stehen prinzipiell verschiedene Techniken bzw. Methoden wie die Wärmediffusion, der chemische Austausch, die Gasdiffusion sowie die Laser- und die kryogene Destillation zur Verfügung, um C-13 vom Hauptbestandteil C-12 des natürlichen Kohlenstoff abzutrennen.
Zur Zeit ist aber nur die kryogene Destillation von Methan oder Kohlenmonoxid eine wirtschaftlich realisierbare industrielle Produktionstechnik, obwohl derartige Kohlenstoff-13-Produktionsanlagen eine erhebliche Investition darstellen. Zur Trennung der Kohlenstoff-12- oder Kohlenstoff-13-haltigen Verbindungen sind mehr als 100 Meter hohe kryogene Destillationskolonnen erforderlich. Die weltweit größte gemeldete kommerzielle C-13-Anlage (CIL-Werk in Ohio) hat eine Produktionskapazität von etwa 420 kg Kohlenstoff-13 pro Jahr (2019). Bei dieser Methode wird natürliches Kohlenmonoxid (CO) bei sehr niedriger Temperatur verflüssigt und anschließend durch mehrere Kilometer lange, spezielle Edelstahlsäulen destilliert. Im Vergleich dazu konnte eine Pilotanlage aus dem Jahr 1969 zur kryogenen Destillation von Kohlenmonoxid in den Los Alamos Scientific Laboratories (USA) jährlich etwa 4 kg Kohlenstoff-13 produzieren.
Siehe auch: Übersicht über die Kohlenstoff-Isotope.
Allgemeine Daten
7,46984879 MeV (Bindungsenergie im ∅ pro Nukleon)
SP = 17,5334(13) MeV (Trennungsenergie 1. Proton)
Ausgangsnuklide
Direkte Mutternuklide sind: 13B, 13N.
Natürliches Vorkommen
Vergleich der natürlichen Kohlenstoff-Isotope inklusive Isotopenhäufigkeit (Stoffmengenanteil am Isotopengemisch in Prozent):
| Atommasse Ar | Anteil | Halbwertszeit | Spin | |
|---|---|---|---|---|
| Kohlenstoff Isotopengemisch | 12,011 u | 100 % | ||
| Isotop 12C | 12,00000000000 u | 98,94 % | stabil | 0+ |
| Isotop 13C | 13,003354835(2) u | 1,06 % | stabil | 1/2- |
| Isotop 14C | 14,003241988(4) u | 5700(30) Jahre | 0+ |
NMR-Daten
Nuklearmagnetische Eigenschaften und Daten für das NMR-aktive Nuklid 13C.
μ/μN:
0,2515 (v0 = const.)
[bezogen auf 1H = 1,000]
Isotone und Isobare Kerne
Die folgende Tabelle zeigt zum Nuklid Kohlenstoff-13 isotone (gleiche Neutronenzahl N = 7) und isobare (gleiche Nukleonenzahl A = 13) Atomkerne. Natürlich auftretende Isotope sind grün markiert; hellgrün = Radionuklide.
| OZ | Isotone N = 7 | Isobare A = 13 |
|---|---|---|
| 2 | 9He | |
| 3 | 10Li | 13Li |
| 4 | 11Be | 13Be |
| 5 | 12B | 13B |
| 6 | 13C | 13C |
| 7 | 14N | 13N |
| 8 | 15O | 13O |
| 9 | 16F | 13F |
| 10 | 17Ne | |
| 11 | 18Na | |
| 12 | 19Mg |
Externe Daten und Identifikatoren
Literatur und Quellen
[1] - Darren Brown, John Greene:
10th international symposium on the synthesis and applications of isotopes and isotopically labelled compounds.
In: Journal of Labelled Compounds and Radiophamaceuticals, (2010), DOI 10.1002/jlcr.1775.
[2] - Hu-LinLi, Yong-Lin Ju, Liang-JunLi, Da-GangXu:
Separation of isotope 13C using high-performance structured packing.
In: Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, (2010), DOI 10.1016/j.cep.2010.02.001.
Letzte Änderung am 25.10.2023.
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