Carbon-14

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea metodei de întâlnire, consultați metoda Carbon-14 .
Carbon-14
Generalitate
Simbol 14 C
Protoni 6
Neutroni 8
Greutate atomica 14.0032419887
Abundența izotopilor <10 −12 %
Proprietăți fizice
A învârti 0
Jumătate de viață 5 730 de ani
Descompunere β -
Produs de descompunere 14 Nu
Energie de legătură 7.520319 MeV
Exces de energie 3.01989305 MeV

Carbonul 14, 14 C (sau radiocarbon) este un izotop radioactiv de carbon având 6 protoni și 8 neutroni . Carbon-14 a fost descoperit la 27 februarie 1940 de Martin Kamen și Sam Ruben la laboratorul de radiologie al Universității din California la Berkeley , dar existența acestuia fusese deja ipotezată de Franz Kurie în 1934. [1]

Prezență în natură

Cei trei izotopi ai carbonului prezenți în mod natural pe Pământ sunt: 12 C (99%), 13 C (<1%) și în urme de 14 C. Carbon-14 apare în natură cu o abundență relativă de 1 parte într-o mie de miliarde de tot carbonul de pe Pământ , datorită unui timp de înjumătățire de numai 5730 de ani [2] . Sursa principală de carbon-14 pe Pământ este reacția dintre razele cosmice și azotul gazos prezent în atmosferă (în troposferă și în stratosferă ): absorbția neutronilor termici de azot formează un atom de carbon-14:

14 N + n14 C + p
14 C atmosferic în Noua Zeelandă [3] și Austria . [4] Curba Noua Zeelandă este reprezentativă pentru emisfera sudică, curba austriacă este reprezentativă pentru emisfera nordică. Experimentele cu arme nucleare atmosferice au dublat concentrația de 14 C în emisfera nordică. [5]

Cea mai mare producție de carbon-14 are loc la o altitudine cuprinsă între 9 și 15 km și la latitudini geomagnetice ridicate. Carbonul 14 astfel produs reacționează cu oxigenul pentru a da dioxid de carbon 14 CO 2 , care este reutilizat de plante în timpul fotosintezei cu clorofilă . În acest fel, carbonul 14 este transferat în compuși organici și, prin rețeaua trofică, este prezent peste tot în funcție de un raport precis (abundență izotopică). [6] De asemenea, pătrunde în oceane , dizolvându-se în apă .

Carbonul 14 este produs și în gheață de neutroni care provoacă reacții de spalare nucleară în oxigen.

Carbon-14 poate fi produs și de fulgere [7] [8] dar în cantități neglijabile în comparație cu razele cosmice.

Ocazional pot apărea vârfuri. De exemplu, există dovezi ale unei creșteri neobișnuit de mari a ratei de producție în perioada cuprinsă între 774 și 775 d.Hr. [9] , probabil cauzată de un eveniment extrem, reprezentat de cea mai puternică erupție solară din ultimele zece milenii [10] [ 11] .

Utilizări

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: metoda Carbon-14 .

Datorită perioadei sale de înjumătățire lungă în comparație cu viața organismelor vii, carbonul 14 rămâne integrat în fiecare sistem organic viu. După moarte, corpul încetează să mai ia carbon-14. Cantitatea de izotop prezentă în organism în momentul morții sale va dispărea treptat de-a lungul anilor din cauza decăderii radioactive.

Acest principiu este exploatat în datarea radiometrică a probelor organice, tehnică cu care se măsoară cantitatea reziduală de carbon-14 prezentă într-o descoperire arheologică organică (cum ar fi o fosilă sau o structură din lemn): cunoașterea curbei de descompunere și a cantității inițiale de carbon-14 prezent în expoziție când structura sa organică era încă vitală (adică o clipă înainte de a muri), este ușor să stabilim câți ani au trecut de când organismul a murit. În general, este posibilă radiodarea descoperirilor care datează de acum 40.000-60.000 de ani. [6]

Majoritatea substanțelor chimice produse de om sunt fabricate din combustibili fosili, cum ar fi petrolul sau cărbunele , unde carbonul 14 a decăzut . Prezența urmelor izotopice de carbon-14 într-o probă de material carbonic indică, prin urmare, o posibilă origine biogenă.

Antrenament în timpul testelor nucleare

Testele nucleare superficiale care au fost efectuate în multe țări între 1945 și 1980 au crescut dramatic cantitatea de carbon-14 din atmosferă și, prin urmare, și din biosferă . De când testele au fost suspendate, concentrația izotopului a început să scadă.

Decăderea și radioactivitatea

Carbon-14 are o activitate specifică de 238 Bq / Kg [12] (înainte de testele nucleare care aveau loc începând cu 1950 corespundea 226 Bq / Kg [12] ) și se descompune prin emisie de electroni în azot-14:

14 C → 14 N + e - + ν e + 156,476 keV [2]
1: Formarea carbonului-14
2: Dezintegrarea carbonului-14
3: Ecuația cu egal este pentru organismele vii, în timp ce ecuația cu diferit este la sfârșitul ciclului de viață, în care 14 C se descompune (Vezi 2).

Notă

  1. ^ Martin D. Kamen, Early History of Carbon-14: Descoperirea acestui trasor extrem de important era de așteptat în sens fizic, dar nu în sens chimic , în Science , vol. 140, n. 3567, 1963, pp. 584-590, Bibcode : 1963Sci ... 140..584K , DOI : 10.1126 / science.140.3567.584 , PMID 17737092 .
  2. ^ a b Wolfram Alpha Computational Knowledge Engine - Carbon-14 .
  3. ^ Atmosferic δ 14 C record de la Wellington , în Trends: A Compendium of Data on Global Change. Centrul de analiză a informațiilor privind dioxidul de carbon , Laboratorul Național Oak Ridge, 1994. Adus la 11 iunie 2007 (arhivat din original la 1 februarie 2014) .
  4. ^ Levin, I., record 14 C record from Vermunt , in Trends: A Compendium of Data on Global Change. Centrul de analiză a informațiilor privind dioxidul de carbon , 1994. Accesat la 24 iunie 2011 (arhivat din original la 23 septembrie 2008) .
  5. ^ Universitatea din Utrecth .
  6. ^ a b P. Bosco, A. Giovannini, G. Plancher, M. Vulcan .
  7. ^ LM Libby, HR Lukens "Producerea de radiocarbon în inele de copac de fulgere", Journal of Geophysical Research, Volume 78, Issue 26 octombrie 1973, pp.5902-5903 (rezumat) Filed 15 noiembrie 2017 în Internet Archive .
  8. ^ Davide Castelvecchi, "Fulgerul produce izotopi noi. Fizicienii arată că furtunile declanșează reacții nucleare în atmosferă." Natura, 22 noiembrie 2017. https://www.nature.com/news/lightning-makes-new-isotopes-1.23033
  9. ^(EN) Fusa Miyake, Kentaro Nagaya, Kimiaki Masuda și Toshio Nakamura, O semnătură a razelor cosmice CREȘTE la 774-775 din inelele copacilor din Japonia (PDF) și în Nature, vol. 486, 2012, pp. 240-2, Bibcode : 2012 Natur.486..240M , DOI : 10.1038 / nature11123 , PMID 22699615 (arhivat din original la 6 iulie 2015) .
  10. ^(EN) Usoskin, Evenimentul cosmic AD775 revizuit: Soarele este de vină , Astron. Astrophys. , vol. 552, 2013, pp. L3, Bibcode : 2013A & A ... 552L ... 3U , DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201321080 .
  11. ^(EN) Mekhaldi,Multiradionuclide dovezi pentru originea evenimentelor cu raze cosmice solare din ᴀᴅ 774/5 și 993/4 , în Nature Communications, vol. 6, 2015, p. 8611, DOI : 10.1038 / ncomms9611 , PMC 4639793 , PMID 26497389 .
  12. ^ a b YG Gonen, Radiation Protection , Elsevier, 1980, pp. 1159-1162, ISBN 9781483283692 . Adus pe 28 august 2019 .

Bibliografie

Elemente conexe

linkuri externe