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Le carbone 12 et le carbone 14 sont deux isotopes de l’ élément carbone., et la différence entre les deux est le nombre de neutrons dans le noyau de chacun de leurs atomes. Voyons brièvement quelle est la différence : chaque isotope d’un élément est identifié par un nombre qui est placé après le nom, et qui représente la somme des protons et des neutrons dans l’atome. Chaque élément est défini par le nombre de protons dans son noyau ; Par exemple, l’élément carbone a 6 protons. Les atomes de carbone 12 ont 6 neutrons dans leur noyau, en plus de leurs 6 protons, tandis que les atomes de carbone 14 ont 8 neutrons. Un atome de charge neutre et non ionisé a le même nombre de protons et d’électrons, donc un atome de carbone 12 ou de carbone 14 non ionisé a 6 électrons, puisque les neutrons n’ont pas de charge électrique. Les neutrons ont une masse similaire à celle des protons.poids atomique. Dans notre cas, le carbone 12 est plus léger que le carbone 14.
Le carbone a un autre isotope stable en plus du carbone 12 ; C’est du carbone 13, avec 7 neutrons dans son noyau. Dans la nature, 98,9 % des atomes de carbone sont de l’isotope du carbone 12, tandis que les 1,1 % restants sont du carbone 13.
Les isotopes du carbone et leur radioactivité
Contrairement au carbone 12 et au carbone 13, le carbone 14 est radioactif. Il n’est pas stable, c’est-à-dire qu’il existe une certaine probabilité que chaque atome de carbone 14 se transforme en un atome d’azote 14 dans un processus appelé désintégration radioactive . Dans ce processus, le noyau de l’atome gagne un proton, puisque l’élément azote se caractérise par la présence de 7 protons dans son noyau. Pour que la charge soit conservée dans le processus, un électron à haute énergie cinétique, c’est-à-dire à grande vitesse, est émis, appelé rayonnement bêta . Ci-dessous, l’équation qui représente la désintégration radioactive du carbone 14.
14 C + p + → 14 N + e –
La probabilité qu’une désintégration radioactive se produise se reflète dans la demi-vie de l’isotope radioactif, également appelée demi -vie , qui est le temps pendant lequel un certain nombre d’atomes de l’isotope radioactif est réduit de moitié. La demi-vie du carbone 14 est de 5 730 ans.
En plus des deux isotopes stables du carbone, le carbone 12 et le carbone 13 et le carbone 14, il existe 12 autres isotopes radioactifs du carbone : du carbone 8 au carbone 11 et du carbone 15 au carbone 22. La demi-vie de ces isotopes est très court; par exemple, la demi-vie du carbone 11 est de 20 minutes et la demi-vie du carbone 22 est de quelques millièmes de seconde.
Le carbone 14 comme horloge naturelle
Le carbone 14 est généré dans l’atmosphère et entre dans le cycle de vie, étant incorporé dans tous les organismes en tant qu’atome de carbone, car il a les mêmes propriétés chimiques que les isotopes stables du carbone 12 et du carbone 13. Lorsqu’un organisme meurt, il part pour incorporer du carbone , et arrête donc également d’incorporer du carbone 14. Le carbone 14 des restes de cet organisme commence alors à disparaître en raison de sa désintégration radioactive, réduisant sa proportion par rapport à la quantité totale de carbone, à un rythme déterminé par sa demi-vie de 5 730 ans. Et ainsi, il devient une horloge naturelle, car en mesurant la proportion de carbone 14, il est possible de connaître le temps qui s’est écoulé depuis la mort de l’organisme.
Sources
Datation au carbone 14, Encyclopedia of Archaeology, Academic Press 2008.
Richard B. Firestone, Tableau des isotopes , huitième édition. Éditeur, Virginia S. Shirley. Wiley Interscience, 1986.
