炭素12と炭素14の違いは何ですか?

炭素 12 と炭素 14 は、炭素元素の 2 つの同位体です。、そして両者の違いは、それぞれの原子の核の中の中性子の数です。違いが何であるかを簡単に見てみましょう: 元素の各同位体は、名前の後に配置され、原子内の陽子と中性子の合計を表す数字で識別されます。各要素は、その核内の陽子の数によって定義されます。たとえば、元素炭素には 6 つの陽子があります。炭素 12 の原子には、6 個の陽子に加えて核内に 6 個の中性子があり、炭素 14 の原子には 8 個の中性子があります。中性子には電荷がないため、中性荷電の非電離原子には同じ数の陽子と電子があり、非電離炭素 12 または炭素 14 原子には 6 つの電子があります。中性子は陽子と同じような質量を持っています。原子量。私たちの場合、カーボン 12 はカーボン 14 よりも軽いです。

炭素には、炭素 12 の他に別の安定同位体があります。それは炭素 13 で、その原子核には 7 個の中性子があります。自然界では、炭素原子の 98.9% は炭素 12 同位体であり、残りの 1.1% は炭素 13 です。

炭素同位体とその放射能

炭素 12 や炭素 13 とは異なり、炭素 14 は放射性です。安定ではありません。つまり、放射性崩壊と呼ばれるプロセスで、各炭素 14 原子が窒素 14 原子に変化する可能性があります。このプロセスでは、原子の核は陽子を獲得します。これは、元素窒素がその核内に 7 つの陽子を持つことによって特徴付けられるためです。その過程で電荷が保存されるために、運動エネルギーの高い、つまり高速の電子が放出されます。これはベータ線として知られています。以下は、炭素 14 の放射性崩壊を表す方程式です。

¹⁴ C + p ⁺ →  ¹⁴ N + e ^–

放射性崩壊が発生する確率は、放射性同位体の原子数が半分になる時間である半減期とも呼ばれる放射性同位体の半減期に反映されます。炭素 14 の半減期は 5,730 年です。

炭素の 2 つの安定同位体、炭素 12 と炭素 13、および炭素 14 に加えて、炭素の他の 12 の放射性同位体があります: 炭素 8 から炭素 11、および炭素 15 から炭素 22 です。これらの同位体の半減期はとても短い; たとえば、炭素 11 の半減期は 20 分で、炭素 22 の半減期は数千分の 1 秒です。

天然時計としてのカーボン14

炭素 14 は大気中で生成され、ライフ サイクルに入り、安定同位体である炭素 12 および炭素 13 と同じ化学的性質を持っているため、炭素原子としてすべての生物に取り込まれます。生物が死ぬと、炭素を取り込むために離れます。 、したがって、炭素 14 の組み込みも停止します。その後、その生物の残骸の炭素 14 は、その放射性崩壊により消失し始め、炭素の総量に対する割合が減少します。 5,730年。そして、炭素14の割合を測定することで生物が死んでからの経過時間を知ることができるので、それは自然の時計になります.

ソース

炭素 14 年代測定、考古学百科事典、Academic Press 2008。

Richard B. Firestone、同位体表、第 8 版。編集者、バージニア・S・シャーリー。ワイリー・インターサイエンス、1986年。