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El carbono es el elemento de símbolo C y número atómico Z=6.
Esto significa que un átomo de carbono tiene 6 protones en su núcleo y, para neutralizar dicha carga, 6 electrones en su capa electrónica, con una estructura 1s22s22p2.
Además de estos protones y electrones, los núcleos de los átomos de carbono contienen neutrones. El número de éstos da lugar a los distintos isótopos del carbono.
Cuando el núcleo contiene 6 neutrones, tenemos el isótopo 12C.
Es el isótopo de carbono más abundante (98.93 %), y sobre el cual se define el mol (el mol es la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12).
Cuando el núcleo contiene 7 neutrones, tenemos el isótopo 13C.
Aunque el 13C es un isótopo de carbono menos abundante que el 12C (1.07 %), también es estable físicamente.
Icono de iDevice Los isótopos inestables del carbono
Además de estos dos isótopos estables, se conocen diversos isótopos inestables (que se descomponen radioactivamente), desde el 8C hasta el 22C. De todos ellos, debido a que es el único que podemos encontrar en la naturaleza, destaca el isótopo 14C.
El 14C se forma continuamente en la atmósfera por interacción de la radiación cósmica con 14N, el componente mayoritario del aire. La radiación cósmica está formada por protones, rayos alfa, rayos beta y radiación electromagnética. Cuando los rayos cósmicos penetran en la atmósfera sufren diversas transformaciones, entre ellas la producción de neutrones.
Estos neutrones pueden participar en la siguiente reacción:
10n + 147N → 146C + 11H
Aunque sólo existe a nivel de trazas (1 ppt del total del carbono) y es inestable, tiene una semivida bastante elevada (5730 años), descomponiéndose mediante una desintegración β- a 14N, por conversión de un neutrón a protón, y emisión de un electrón y un antineutrino electrónico (partícula sin carga, y prácticamente sin masa, con la que el sistema conserva el momento angular):