Mitä eroa on hiilillä 12 ja hiilillä 14?

Hiili 12 ja hiili 14 ovat kaksi elementtihiilen isotooppia ., ja ero näiden kahden välillä on neutronien lukumäärä kunkin atomin ytimessä. Katsotaanpa lyhyesti, mikä ero on: elementin jokainen isotooppi tunnistetaan numerolla, joka sijoitetaan nimen jälkeen ja joka edustaa atomin protonien ja neutronien summaa. Jokainen alkuaine määritellään sen ytimessä olevien protonien lukumäärän mukaan; Esimerkiksi alkuaine hiili sisältää 6 protonia. Hiili 12 -atomien ytimessä on 6 neutronia 6 protonin lisäksi, kun taas hiili 14 -atomeissa on 8 neutronia. Neutraalisesti varautuneessa, ionisoimattomassa atomissa on sama määrä protoneja ja elektroneja, joten ionisoimattomassa hiili-12- tai hiili-14-atomissa on 6 elektronia, koska neutroneilla ei ole sähkövarausta. Neutroneilla on samanlainen massa kuin protoneilla.atomipaino. Meidän tapauksessamme hiili 12 on kevyempi kuin hiili 14.

Hiilellä on toinen stabiili isotooppi hiilen 12 lisäksi; Se on hiili 13, jonka ytimessä on 7 neutronia. Luonnossa 98,9 % hiiliatomeista on hiilen 12 isotooppia ja loput 1,1 % hiiliatomeja 13.

Hiilen isotoopit ja niiden radioaktiivisuus

Toisin kuin hiili 12 ja hiili 13, hiili 14 on radioaktiivista. Se ei ole stabiili, eli on tietty todennäköisyys, että jokainen hiili-14-atomi muuttuu typpi-14-atomiksi prosessissa, jota kutsutaan radioaktiiviseksi hajoamiseksi . Tässä prosessissa atomin ydin saa protonin, koska elementille typpi on tunnusomaista, että sen ytimessä on 7 protonia. Jotta varaus säilyisi prosessissa, emittoituu elektroni, jolla on korkea kineettinen energia eli suuri nopeus, joka tunnetaan beetasäteilynä . Alla on yhtälö, joka edustaa hiilen 14 radioaktiivista hajoamista.

¹⁴ C + p ⁺ →  ¹⁴ N + e ^–

Radioaktiivisen hajoamisen todennäköisyys heijastuu radioaktiivisen isotoopin puoliintumisajassa, jota kutsutaan myös puoliintumisajaksi , joka on aika, jolloin radioaktiivisen isotoopin atomien määrä vähenee puoleen. Hiilen 14 puoliintumisaika on 5 730 vuotta.

Hiilen kahden stabiilin isotoopin, hiili 12 ja hiili 13 sekä hiili 14, lisäksi on 12 muuta hiilen radioaktiivista isotooppia: hiili 8 – hiili 11 ja hiili 15 – hiili 22. Näiden isotooppien puoliintumisajat ovat Hyvin lyhyt; esimerkiksi hiilen 11 puoliintumisaika on 20 minuuttia ja hiilen 22 puoliintumisaika on muutama sekunnin tuhannesosa.

Hiili 14 luonnollisena kellona

Hiili 14 syntyy ilmakehässä ja siirtyy elinkaareen, ja se liittyy kaikkiin organismeihin hiiliatomina, koska sillä on samat kemialliset ominaisuudet kuin stabiileilla isotoopeilla hiili 12 ja hiili 13. Kun organismi kuolee, se lähtee sisällyttämään hiiltä Tämän organismin jäännösten hiili 14 alkaa sitten kadota sen radioaktiivisen hajoamisen vuoksi, mikä vähentää sen osuutta hiilen kokonaismäärään nähden nopeudella, joka määräytyy sen puoliintumisajan perusteella. 5730 vuotta. Ja näin siitä tulee luonnollinen kello, koska mittaamalla hiilen 14 osuutta on mahdollista tietää aika, joka on kulunut organismin kuolemasta.

Lähteet

Carbon 14 -ajanjakso, Encyclopedia of Archaeology, Academic Press 2008.

Richard B. Firestone, Isotooppitaulukko , kahdeksas painos. Toimittaja Virginia S. Shirley. Wiley Interscience, 1986.