炭素13

有機物の質量分析では、分子のイオンピーク(M)より1だけ大きい位置に、常に小さなピークが表れる。これはM+1ピークとして知られ、炭素13原子の存在に由来する。1つの炭素原子を含む分子はMピークの約1.1%の高さのM+1ピークを持つことが期待される。同様に、分子中に2個の炭素原子を含む分子ではM+1ピークの高さはMピークの約2.2%となる。

上記の考え方は、小から中サイズの有機分子で当てはまり、以下の公式のようになる。

${\displaystyle C={\frac {100Y}{1.1X}}}$

ここで、Cは炭素原子の数、XはMピークの大きさ、YはM+1ピークの大きさである。

質量分析を用いた代謝経路の解析では、炭素13を多く含んだ物質が用いられる。炭素13は放射性を持たないため、このような物質は摂取しても安全である。さらに、炭素13はタンパク質の計量にも用いられる。「細胞培養におけるアミノ酸を用いた安定同位体標識法」（SILAC）は、その重要な応用例である。

炭素12に対する炭素13の存在比は、C3植物と比べてC4植物の方が若干大きい。2種類の植物の同位体存在比の違いは食物連鎖により伝播するため、コラーゲンやその他の組織の同位対比を計測することにより、人間やその他の動物の主食が主にC3植物であるかC4植物であるか決定することができる。食物中の炭素13の比率を意図的に増やすことは「iFood」と呼ばれ、長寿法として提案されている。

植物や海洋への取り込み差によって、同位体を地球科学に用いることが可能である。水地球化学では、水面と海底のδ13Cの値を分析することによって、水の起源を同定することができる。これは、大気、岩石、植物に由来する炭素のδ13Cの値がそれぞれ異なっていることに由来する。δ13Cの値は次の式で求められる。

${\displaystyle \delta ^{13}C_{\text{Sample}}=\left({\frac {^{13}C/^{12}C_{\text{Sample}}}{^{13}C/^{12}C_{\mathrm {PDB} }}}-1\right)\cdot 1000}$