Tabla de Contenidos
Въглерод 12 и въглерод 14 са два изотопа на елемента въглерод., а разликата между двете е броят на неутроните в ядрото на всеки от техните атоми. Нека видим накратко каква е разликата: всеки изотоп на даден елемент се идентифицира с число, което се поставя след името и представлява сумата от протони и неутрони в атома. Всеки елемент се определя от броя на протоните в ядрото му; Например елементът въглерод има 6 протона. Атомите въглерод 12 имат 6 неутрона в ядрото си, в допълнение към своите 6 протона, докато атомите въглерод 14 имат 8 неутрона. Неутрално зареден, нейонизиран атом има еднакъв брой протони и електрони, така че нейонизиран въглероден-12 или въглероден-14 атом има 6 електрона, тъй като неутроните нямат електрически заряд. Неутроните имат маса, подобна на тази на протоните.атомно тегло. В нашия случай въглерод 12 е по-лек от въглерод 14.
Въглеродът има друг стабилен изотоп освен въглерод 12; Това е въглерод 13 със 7 неутрона в ядрото. В природата 98,9% от въглеродните атоми са от изотопа въглерод 12, докато останалите 1,1% са от въглерод 13.
Въглеродни изотопи и тяхната радиоактивност
За разлика от въглерод 12 и въглерод 13, въглерод 14 е радиоактивен. Той не е стабилен, т.е. има известна вероятност всеки атом въглерод-14 да се превърне в атом азот-14 в процес, наречен радиоактивно разпадане . В този процес ядрото на атома получава протон, тъй като елементът азот се характеризира с това, че има 7 протона в ядрото си. За да се запази зарядът в процеса, се излъчва електрон с висока кинетична енергия, тоест висока скорост, което е известно като бета радиация . По-долу е уравнението, което представлява радиоактивното разпадане на въглерод 14.
14 C + p + → 14 N + e –
Вероятността за възникване на радиоактивен разпад се отразява в полуживота на радиоактивния изотоп, наричан още полуживот , което е времето, в което броят на атомите на радиоактивния изотоп намалява наполовина. Времето на полуразпад на въглерод 14 е 5730 години.
В допълнение към двата стабилни изотопа на въглерода, въглерод 12 и въглерод 13 и въглерод 14, има 12 други радиоактивни изотопа на въглерода: въглерод 8 до въглерод 11 и въглерод 15 до въглерод 22. Времето на полуразпад на тези изотопи е много къс; например времето на полуразпад на въглерод 11 е 20 минути, а времето на полуразпад на въглерод 22 е няколко хилядни от секундата.
Въглерод 14 като естествен часовник
Въглерод 14 се генерира в атмосферата и влиза в жизнения цикъл, като се включва във всички организми като въглероден атом, тъй като има същите химични свойства като стабилните изотопи въглерод 12 и въглерод 13. Когато един организъм умира, той напуска, за да включи въглерод , и следователно също спира да включва въглерод 14. Въглеродът 14 от останките на този организъм след това започва да изчезва поради радиоактивния му разпад, намалявайки съотношението си по отношение на общото количество въглерод, със скорост, определена от неговия полуживот от 5730 години. И по този начин той се превръща в естествен часовник, тъй като чрез измерване на дела на въглерод 14 е възможно да се знае времето, изминало от смъртта на организма.
Източници
Датиране с въглерод 14, Енциклопедия по археология, Academic Press 2008.
Ричард Б. Файърстоун, Таблица на изотопите , осмо издание. Редактор, Вирджиния С. Шърли. Wiley Interscience, 1986 г.
