Koolstof-12

Koolstof-12
Koolstof-12 op de isotopenkaart
Algemeen
Element	koolstof (C)
Nuclide	12C
Aantal protonen	6
Aantal neutronen	6
Nuclidische gegevens
Nuclidenmassa	12,000000 u
Bindingsenergie	7,680144 MeV
Massaoverschot	0 MeV
Isotopen van koolstof
Portaal    Scheikunde Natuurkunde

Koolstof-12 of ¹²C is een van de twee stabiele isotopen van koolstof, een niet-metaal. De abundantie is na waterstof, helium en zuurstof de hoogste van alle andere elementen. De relatieve aanwezigheid van koolstof-12 is ongeveer 98,93 %.^[1] De andere twee in de natuur voorkomende isotopen zijn ¹³C (eveneens stabiel) en ¹⁴C (radioactief).

De atomaire massaconstante ${\displaystyle m_{\mathrm {u} }}$, i.e. de massa van 1 Da (1 u), is gedefinieerd als een twaalfde deel van de massa van de ¹²C-nuclide.

${\displaystyle {\begin{aligned}m_{\mathrm {u} }&={\frac {1}{12}}m(^{12}\mathrm {C} )\\&=1{,}660\ 539\ 068\ 92\times 10^{-27}\ \mathrm {kg} \\&=1\ \mathrm {Da} \end{aligned}}}$^[2]

Ten gevolge hiervan bedraagt de relatieve atoommassa van koolstof-12 dus exact 12. Per definitie is ook het massaoverschot gelijk aan 0 eV/c².

De molaire massa is echter niet exact gelijk aan 12 g/mol, en het aantal atomen in 12 g koolstof-12 stemt niet exact overeen met het getal van Avogadro. Het verschil is echter miniem.

${\displaystyle {\begin{aligned}M(^{12}\mathrm {C} )&=N_{\mathrm {A} }\times m(^{12}\mathrm {C} )\\&=12{,}000\ 000\ 0126\ {\text{g mol}}^{-1}\end{aligned}}}$^[3]

De definities van de stofhoeveelheid, de constante van Avogadro en de mol zijn sinds 2019 niet meer verbonden met koolstof-12.

Koolstof-12 werd voorheen gebruikt bij de definitie van de mol, de SI-eenheid van de stofhoeveelheid. Een mol werd immers gedefinieerd als de hoeveelheid stof (materie/antimaterie) van een systeem dat evenveel deeltjes bevat als er atomen zijn in 12 gram neutraal koolstof-12 (in de grondtoestand). Met deeltjes kunnen hier allerhande elementaire entiteiten worden aangeduid: atomen, moleculen, elektronen, ionen en dergelijke meer. Het getal dat deze hoeveelheid uitdrukt is de constante van Avogadro (N_A). De waarde ervan was bepaald op 6,02214 × 10²³ entiteiten per mol.^[4] Deze definiëring werd in 1967 goedgekeurd door het Comité international des poids et mesures (CIPM). Voorheen werd de massa van zuurstof (meer bepaald de isotoop zuurstof-16) als eenheid genomen.

Koolstof-12 komt voor in verschillende vervalreeksen van radioactieve isotopen, zoals die van beryllium-13, beryllium-15, beryllium-16 en boor-19.