הצגת המקור של הדף "פחמן-13"

{{איזוטופ
| שם = פחמן-13
| סמל = C
| מסה = 13
| נייטרונים = 7
| פרוטונים = 6
| שכיחות יחסית = 1.109%
| מסה איזוטופית = 13.003355 <ref>{{cite web|url=https://www.sisweb.com/referenc/source/exactmas.htm |title=Exact Masses of the Elements and Isotopic Abundances|publisher=sisweb.com}}</ref>
| ספין = -{{שבר פשוט|2}}
}}
[[קובץ:Carbon-132.svg|ממוזער|212x212 פיקסלים|מבנה האיזוטופ פחמן-13: בגרעין 6 [[פרוטונים]] ו-7 [[נייטרונים]], ואת הגרעין מקיפים 6 [[אלקטרונים]].]]
'''פחמן-13''' או '''<sup>13</sup>C''' הוא [[איזוטופ]] טבעי ויציב של [[פחמן]] ש[[גרעין האטום|גרעינו]] מכיל 6 [[פרוטון|פרוטונים]] ו-7 [[נייטרון|נייטרונים]]. פחמן-13 מהווה כ-1.1% מכל הפחמן המצוי בטבע.

== זיהוי באמצעות ספקטרומטריית מסה ==
[[ספקטרומטר מסה|ספקטרום המסה]] של [[תרכובות אורגניות]] יכיל בדרך כלל אות (peak) קטן הנובע ממסה הגדולה ביחידת מסה אחת יותר מהמסה הגדולה של המולקולה כולה (M). אות זה ידוע בשם אות M+1 (באנגלית: M+1 peak) ומקורו במעט המולקולות המכילות את האיזוטופ <sup>13</sup>C במקום <sup>12</sup>C. למולקולה המכילה אטום פחמן יחיד יהיה אות M+1 שגודלו כ-1.1% מגודל אות ה-M, שכן 1.1% מהמולקולות יהיו בעלות <sup>13</sup>C במקום <sup>12</sup>C. באופן דומה, למולקולה המכילה שני אטומי פחמן צפוי אות M+1 של כ-2.2% מגודל אות ה-M, שכן קיימת סבירות כפולה שהמולקולה תכלול את האיזוטופ <sup>13</sup>C.

לכן, מהשוואת אות ה-M+1 לאות ה-M, נוכל לגלות את [[מספר אטומי]] הפחמן במולקולה לפי הנוסחה הבאה (יש לעגל את התוצאה למספר ה[[מספר שלם|שלם]] הקרוב ביותר):<center><math>C = \frac{100Y}{1.1X}</math></center>כאשר ''C'' = מספר אטומי הפחמן, ''X'' = גובה אות ה-M, ו-''Y'' = גובה אות ה-M+1.

תרכובות המועשרות בפחמן-13 משמשות לחקר תהליכים מטבוליים באמצעות ספקטרומטריית מסה. תרכובות אלו בטוחות כיוון שהן אינן [[רדיואקטיביות]]. בנוסף, <sup>13</sup>C משמש לכימות [[חלבון|חלבונים]] ([[פרוטאומיקה]] כמותית). יישום חשוב נוסף הוא ב[[SILAC|סימון איזוטופים יציבים של חומצות אמינו בתרביות תאים]] (SILAC). תרכובות המועשרות בפחמן-13 משמשות בבדיקות אבחון רפואיות כגון [[תבחין נשיפה]]. האנליזה במבחנים אלו היא בדרך כלל בדיקה של היחס בין <sup>13</sup>C ל-<sup>12</sup>C לפי [[ספקטרומטריית מסה|ספקטרומטריית המסה]] של האיזוטופים.

היחס בין <sup>13</sup>C ל-<sup>12</sup>C גבוה מעט בצמחים שעושים [[קיבוע פחמן במסלול C4]] מאשר בצמחים שעושים [[קיבוע פחמן במסלול C3]]. מכיוון שההפרש ביחסי האיזוטופים השונים בין שני סוגי הצמחים נשמר במהלך שרשרת המזון, ניתן לקבוע האם התזונה העיקרית של אדם או [[בעלי חיים|בעל חיים]] כלשהו מורכבת בעיקר מצמחי C3 או צמחי C4 על ידי מדידת יחס האיזוטופים ב[[קולגן]] וה[[רקמות]]. עלייה מכוונת בריכוז ה-<sup>13</sup>C בתזונה היא הבסיס של [[אוכל אני|i-food]] - דרך מוצעת להגדלת [[גיל#אריכות ימים|תוחלת החיים]].

== שימושים במדע ==
ב[[מדעי כדור הארץ]], יש שימוש בהפרש היחסים בין <sup>13</sup>C ל-<sup>12</sup>C בין צמחים שונים.

תהליכים ביולוגיים לרוב יעדיפו את האיזוטופ בעל המסה הנמוכה יותר בתהליכי [[פירוק קינטי]] {{אנ|Kinetic fractionation}}.

ב[[גאוכימיה]] מימית, ניתן לזהות את מקור המים על ידי ניתוח ערך ה-[[Δ13C|δ<sup>13</sup>C]] {{אנ|δ13C}} <ref>דלתא-פחמן-13 מציינת את יחס הפחמן-13 לפחמן-12 בדוגמית ביחס לסטנדרט לפי הנוסחה הבאה: <math display=block>\delta^{13}C=\left(\frac{\left(\frac{^{13}C}{^{12}C}\right)_{sample}}{\left(\frac{^{13}C}{^{12}C}\right)_{standard}}-1\right)\times 100\%</math>

לפעמים משתמשים גם ב[[פרומיל]] במקום באחוזים</ref> של חומרים המכילים פחמן המצויים במים ובקרקעית. הסיבה לכך היא שערכי δ<sup>13</sup>C תלויים במקור ממנו הגיעו הפחמנים: מאטמוספירה, מקרבונט או מצמחים.

ב[[ביולוגיה]], היחס בין פחמן-13 לפחמן-12 ב[[רקמות]] צמחים משתנה בהתאם לסוג ה[[פוטוסינתזה]] שהצמחים מבצעים וניתן להשתמש בזה, למשל, כדי לקבוע אילו סוגי צמחים נצרכו על ידי בעל חיים.

ריכוזים גבוהים של פחמן-13 בצמח מצביעים על מגבלות ביכולת הספיקה של ה[[פיונית]], ובכמה [[פחמן דו-חמצני]] היא יכולה להכניס וכמה [[אדי מים]] היא יכולה להוציא. מידע שיכול לסייע בהבנת התנהגות הצמח במהלך בצורות.<ref>{{קישור כללי|כתובת=https://www.nature.com/articles/297028a0|הכותב=R.J. Francey, G.D Farquhar|כותרת=An explanation of 13C/12C variations in tree rings|אתר=Nature|תאריך=מאי 1982|שפה=אנגלית}}</ref>

באופן דומה, ניתן להבין את הפוטוסינתזה של יער וכיצד היא מושפעת מיובש על ידי ניתוח יחסי האיזוטופים של הפחמן ב[[טבעות עץ]].<ref>{{קישור כללי|כתובת=https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1890/1051-0761%282006%29016%5B1164%3AHMOPPG%5D2.0.CO%3B2|הכותב=N.G McDowell, H.D. Adams, J.D. Bailey, M. Hess, T.E. Kolb|כותרת=Homeostatic Maintenance Of Ponderosa Pine Gas Exchange In Response To Stand Density Changes|אתר=Ecological Applications|תאריך=1 ביוני 2006|שפה=אנגלית}}</ref>

ה[[ספין (פיזיקה)|ספין]] של פחמן-13 בשונה מפחמן-12, אינו אפס אלא {{שבר פשוט|2}}-, ולכן ניתן לחקור את מבנה החומרים המכילים פחמן באמצעות [[תהודה מגנטית גרעינית]] של פחמן-13.

[[תבחין נשיפה]] - בו בודקים את ריכוז הפחמן-13 ב[[אוריאה]], הוא אמצעי אבחון בטוח ומדויק ביותר לאיתור הימצאות זיהום [[הליקובקטר פילורי]] בקיבה. מבחן הנשיפה עושה שימוש בפחמן-13 במקום בפחמן-14 עבור אוכלוסיות פגיעות, בשל אופיו היציב והלא רדיואקטיבי.<ref>{{קישור כללי|כתובת=https://www.annalsofglobalhealth.org/articles/10.5334/aogh.2570/|הכותב=M.A.A. Rahim, F.H. Johani, S.A. Shah, M.R. Hassan, M.R.A. Manaf|כותרת=13C-Urea Breath Test Accuracy for Helicobacter pylori Infection in the Asian Population: A Meta-Analysis|אתר=Annals of Global Health|תאריך=24 ביולי 2019|שפה=אנגלית}}</ref>

== הפקה ==
הפחמן-13 המיוצר עבור שימוש מסחרי, למשל עבור [[סינתזה כימית]], מיוצר על ידי העשרת מקור פחמן טבעי שמכיל 1.1% פחמן-13. קיימות טכניקות רבות להפרדת פחמן-13 מפחמן-12, כגון: דיפוזיה תרמית, חילופי כימיקלים, [[דיפוזיה|דיפוזיה של גזים]], זיקוק לייזר וזיקוק קריוגני. אך כרגע רק זיקוק קריאוגני של [[מתאן]] (CH<sub>4</sub>) או [[פחמן חד-חמצני]] (CO) מהווה טכניקת ייצור תעשייתית המשתלמת כלכלית.<ref>{{קישור כללי|כתובת=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0255270110000267?via%3Dihub|הכותב=Hu-Lin Li, Yong-Lin Ju, Liang-Jun Li, Da-Gang Xu|כותרת=Separation of isotope 13C using high-performance structured packing|אתר=Chemical Engineering and Processing: Process Intensification|תאריך=2010|שפה=אנגלית}}</ref> מפעלים המייצרים פחמן-13 באופן תעשייתי דורשים השקעה גדולה, ובנוסף דורשים מגדלי זיקוק קריאוגניים בגובה של יותר מ-100 מטרים להפרדת התרכובות המכילות פחמן-12 או פחמן-13. נכון לשנת 2014, למפעל הייצור המסחרי של פחמן-13 הגדול ביותר בעולם יש יכולת ייצור של כ-420 ק"ג פחמן-13 בשנה.<ref>{{קישור כללי|כתובת=https://www.isotope.com/corporate-overview/About_Us.cfm|כותרת=Corporate Overview|אתר=Cambridge Isotope Laboratories|שפה=אנגלית}}</ref><ref>{{קישור כללי|כתובת=https://www.isotope.com/corporate-overview/history.cfm|כותרת=CIL History|אתר=Cambridge Isotope Laboratories|שפה=אנגלית}}</ref>

== ראו גם ==
* [[איזוטופ]]
* [[פחמן]]
* [[פחמן-11]]
* [[פחמן-12]]
* [[פחמן-14]]

== הערות שוליים ==
{{הערות שוליים}}

[[קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה]]
[[קטגוריה:איזוטופים של פחמן]]