El carbono 13 ( 13 C) es un isótopo natural estable de carbono con un núcleo que contiene seis protones y siete neutrones . Como uno de los isótopos ambientales , constituye aproximadamente el 1,1% de todo el carbono natural de la Tierra.
Un espectro de masas de un compuesto orgánico normalmente contendrá un pequeño pico de una unidad de masa mayor que el pico aparente de iones moleculares (M) de toda la molécula. Esto se conoce como el pico M + 1 y proviene de las pocas moléculas que contienen un átomo de 13 C en lugar de un átomo de 12 C. Se espera que una molécula que contiene un átomo de carbono tenga un pico M + 1 de aproximadamente 1.1% del tamaño de la pico M, como 1,1% de las moléculas tendrá un 13 C en lugar de un 12 C . Del mismo modo, se espera que una molécula que contiene dos átomos de carbono a tener un pico M + 1 de aproximadamente 2,2% del tamaño del pico M, ya que es el doble de la probabilidad previa de que cualquier molécula contendrá un 13 átomo de C.
En lo anterior, las matemáticas y la química se han simplificado; sin embargo, se puede usar de manera efectiva para dar el número de átomos de carbono para moléculas orgánicas de tamaño pequeño a mediano. En la siguiente fórmula, el resultado debe redondearse al número entero más cercano :
donde C = número de átomos de C, X = amplitud del pico de iones M e Y = amplitud del pico de iones M +1.
Los compuestos enriquecidos con 13 C se utilizan en la investigación de procesos metabólicos mediante espectrometría de masas. Dichos compuestos son seguros porque no son radiactivos. Además, el 13 C se utiliza para cuantificar proteínas ( proteómica cuantitativa ). Una aplicación importante es el marcado de isótopos estables mediante aminoácidos en cultivo celular (SILAC). Los compuestos enriquecidos con 13 C se utilizan en pruebas de diagnóstico médico como la prueba de urea en el aliento . El análisis en estas pruebas suele ser de la relación de 13 C a 12 C mediante espectrometría de masas de relación de isótopos .
La proporción de 13 C a 12 C es ligeramente mayor en plantas que emplean fijación de carbono C4 que en plantas que emplean fijación de carbono C3 . Debido a que las diferentes proporciones de isótopos para los dos tipos de plantas se propagan a través de la cadena alimentaria, es posible determinar si la dieta principal de un ser humano u otro animal consiste principalmente en plantas C3 o plantas C4 midiendo la firma isotópica de su colágeno y otros tejidos. El aumento deliberado de la proporción de 13 C en la dieta es el concepto de i-food , una forma propuesta para aumentar la longevidad .