Kohlenstoff-13

Kohlenstoff-13 (C-13) ist ein stabiles Isotop des Elements Kohlenstoff mit einem Atomkern, der aus sechs Protonen und sieben Neutronen besteht. Es macht etwa 1,1 % des natürlich vorkommenden Kohlenstoffs aus und unterscheidet sich vom häufigsten Isotop, Kohlenstoff-12, durch seine zusätzliche Masse. Diese Eigenschaft verleiht Kohlenstoff-13 einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften, die es in der Forschung und Technik besonders wertvoll machen. In der Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) wird C-13 häufig verwendet, um die Struktur organischer Moleküle zu analysieren, da es einen messbaren Kernspin besitzt. Außerdem spielt Kohlenstoff-13 eine bedeutende Rolle in der Umweltforschung und der Klimawissenschaft, da das Verhältnis von C-13 zu C-12 in organischen und anorganischen Materialien Hinweise auf biogeochemische Prozesse und die Herkunft von Kohlenstoffverbindungen liefert. Da es nicht radioaktiv ist, eignet es sich auch für den Einsatz in der medizinischen Diagnostik, etwa in stabilen Isotopen-Tracern.

Ein Beispiel für ein Markerexperiment mit Kohlenstoff-13 in der Pflanzenforschung ist die Untersuchung des Kohlenstoffflusses während der Photosynthese. Hierbei können Pflanzen mit ¹³CO₂, also Kohlendioxid mit Kohlenstoff-13, in einer kontrollierten Umgebung exponiert werden. Anschließend wird analysiert, wie das Isotop in verschiedene Stoffwechselprodukte wie Zucker, Stärke oder Aminosäuren eingebaut wird. Solche Experimente ermöglichen es, die Wege des Kohlenstoffs in der Pflanze detailliert nachzuverfolgen, Unterschiede zwischen verschiedenen Pflanzensorten zu untersuchen oder die Effizienz von Kohlenstofffixierung unter unterschiedlichen Umweltbedingungen zu bewerten.