Le carbone-12 est l'isotope le plus abondant de l'élément carbone, avec une abondance de 98,93%. De plus, il est le principal responsable de toutes les propriétés et applications attribuées à l'élément carbone.
Le 12 C avec une masse atomique de 12 dalton exactement, est une référence pour l'établissement des masses atomiques des autres nucléides. L'atome 12 C se compose de six protons, neutrons et électrons; cependant, la masse des électrons est considérée comme négligeable.
Notation nucléaire pour l'isotope du carbone 12. Source: Gabriel Bolívar
Les éléments ont généralement des masses atomiques exprimées sous forme de nombres entiers, suivis de décimales, car les éléments peuvent avoir plusieurs isotopes stables.
Par conséquent, les masses atomiques des éléments sont exprimées comme la moyenne pondérée des masses atomiques de leurs différents isotopes. En tenant compte du fait que le 12 C a une abondance de 98,93% et le 13 C une abondance de 1,15%, la masse atomique de carbone est de 12,011 daltons.
La masse atomique d'un élément est exprimée comme la moyenne des masses atomiques de ses différents atomes par rapport à un douzième de la masse de 12 C, appelée unité de masse atomique unifiée; précédemment abrégé en "uma", et actuellement en "u".
Notation nucléaire
L'image du haut montre la notation ou le symbole nucléaire de l'isotope du carbone 12.
Le décrire revient à établir les caractéristiques de l'atome de carbone par excellence. Son numéro atomique 6 indique le nombre de protons dans son noyau. Le nombre 12 est égal à la somme des protons et des neutrons, et est donc la masse atomique; qui est proportionnelle à la masse nucléaire.
Et bien que cette notation ne le montre pas, il y a 6 électrons qui neutralisent la charge positive des protons dans le noyau. Du point de vue des liaisons chimiques, quatre de ces six électrons sont ceux qui établissent les fondements de la vie telle que nous la connaissons.
L'histoire
Les recherches de Dalton (1810) ont indiqué que l'eau contenait un pourcentage d'oxygène de 87,7% et d'hydrogène de 12,5%. Mais, Dalton a souligné que la formule de l'eau était OH. Davy et Berzelius (1812) ont corrigé la formule de l'eau en H 2 O.
Par la suite, Berzelius a trouvé la composition d'eau suivante: oxygène 88,8% et hydrogène 11,2%. Il considère que le poids atomique de l'hydrogène est de 1 g et celui de l'oxygène de 16 g.
Ensuite, ils ont réalisé qu'en utilisant le poids atomique de 1 g pour l'hydrogène, le poids atomique de l'oxygène serait de 15,9 g. Cette raison, entre autres, a conduit à établir la masse atomique d'oxygène de 16 g comme étalon de référence pour les masses atomiques des différents éléments chimiques.
L'oxygène a été utilisé comme étalon de référence de la fin du XIXe siècle jusqu'en 1961, date à laquelle il a été décidé d'utiliser le carbone comme étalon de référence pour établir les masses atomiques des différents éléments.
Avant 1959, l'IUPAP et l'IUPAC utilisaient l'élément oxygène pour définir la mole comme suit: 1 mole est le nombre d'atomes d'oxygène présents dans 16 g.
Observations générales
Parler de 12 C, c'est se référer au carbone dans son ensemble; soit au moins 98% de son essence, ce qui suffit pour une telle approximation. C'est pourquoi cet isotope lui-même n'a aucune utilité, alors que l'élément en tant que tel, et les solides qu'il intègre, couvrent des centaines d'applications.
Cependant, il faut noter que les organismes vivants ont une préférence particulière pour cet isotope plutôt que pour le 13 C; c'est-à-dire que le pourcentage de 13 C ou le rapport 12 C / 13 C varie en fonction des écosystèmes, des régions ou des espèces animales.
Cela peut être dû au fait que des molécules avec trop d'atomes de 13 C, plus lourdes, gênent ou altèrent les processus métaboliques et le fonctionnement des cellules du corps; même si le pourcentage de 13 C chez les êtres vivants était à peine supérieur à 1%.
Par conséquent, le 12 C est l'isotope du carbone responsable de la vie. Et 14 C le "compteur de temps" de ses restes, grâce à sa désintégration radioactive.
Une autre utilité indirecte du 12 C est de créer un «contraste» pour la technique de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire au 13 C, avec laquelle la structure carbonée des composés organiques peut être élucidée (découverte et construite).
Références
- Phillips, Basil. (08 juillet 2019). Quel est l'isotope le plus courant du carbone? scaimer.com. Récupéré de: scaimer.com
- César Tomé López. (2019). Des poids atomiques. Récupéré de: culturacientifica.com
- ElSevier. (2019). Carbone-12. ScienceDirect. Récupéré de: sciencedirect.com
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- Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie. (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.