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탄소 12와 탄소 14는 탄소 원소의 두 동위원소입니다., 그리고 둘 사이의 차이는 각 원자의 핵에 있는 중성자의 수입니다. 차이점이 무엇인지 간략하게 살펴보겠습니다. 원소의 각 동위원소는 이름 뒤에 붙은 숫자로 식별되며 원자의 양성자와 중성자의 합을 나타냅니다. 각 요소는 핵의 양성자 수로 정의됩니다. 예를 들어, 원소 탄소에는 6개의 양성자가 있습니다. 탄소 12 원자는 핵에 6개의 양성자 외에 6개의 중성자를 가지고 있는 반면, 탄소 14 원자는 8개의 중성자를 가지고 있습니다. 중성으로 하전되고 이온화되지 않은 원자는 동일한 수의 양성자와 전자를 가지므로 비이온화 탄소-12 또는 탄소-14 원자는 중성자가 전하를 가지지 않기 때문에 6개의 전자를 가집니다. 중성자는 양성자와 비슷한 질량을 가지고 있습니다.원자량. 우리의 경우 탄소 12는 탄소 14보다 가볍습니다.
탄소에는 탄소 12 외에 또 다른 안정한 동위원소가 있습니다. 그것은 핵에 7개의 중성자를 가진 탄소 13입니다. 자연에서 탄소 원자의 98.9%는 탄소 12 동위원소이고 나머지 1.1%는 탄소 13입니다.
탄소 동위원소와 그 방사능
탄소 12 및 탄소 13과 달리 탄소 14는 방사성입니다. 즉, 방사성 붕괴 라고 하는 과정에서 각 탄소-14 원자가 질소-14 원자로 변할 확률이 있습니다 . 이 과정에서 원자의 핵은 양성자를 얻습니다. 질소 원소는 핵에 7개의 양성자를 갖는 것이 특징이기 때문입니다. 그 과정에서 전하가 보존되기 위해서는 높은 운동에너지, 즉 고속의 전자가 방출되는데, 이를 베타선이라고 한다 . 아래는 탄소 14의 방사성 붕괴를 나타내는 방정식입니다.
14C + p + → 14N + e –
방사성 붕괴가 일어날 확률은 반감기라고도 하는 방사성 동위원소의 반감기에 반영되는데, 이 반감기는 방사성 동위원소의 원자 수가 반으로 줄어드는 시간입니다. 탄소 14의 반감기는 5,730년입니다.
탄소의 두 가지 안정한 동위 원소인 탄소 12와 탄소 13, 탄소 14 외에도 탄소의 12가지 다른 방사성 동위 원소가 있습니다: 탄소 8에서 탄소 11까지, 탄소 15에서 탄소 22까지입니다. 이 동위 원소의 반감기는 다음과 같습니다. 매우 짧은; 예를 들어, 탄소 11의 반감기는 20분이고 탄소 22의 반감기는 수천분의 1초입니다.
천연 시계로서의 탄소 14
탄소 14는 대기 중에서 생성되어 생명주기에 진입하며, 안정 동위원소인 탄소 12 및 탄소 13과 화학적 성질이 같기 때문에 탄소 원자로 모든 유기체에 흡수됩니다. 유기체가 죽으면 탄소를 흡수하기 위해 떠납니다. , 따라서 또한 탄소 14 통합을 중단합니다. 그 유기체 잔해의 탄소 14는 방사성 붕괴로 인해 사라지기 시작하여 반감기에 의해 결정된 비율로 탄소 총량에 대한 비율이 감소합니다. 5,730년. 탄소 14의 비율을 측정함으로써 유기체가 죽은 이후 경과된 시간을 알 수 있기 때문에 자연 시계가 됩니다.
출처
탄소 14 연대 측정, 고고학 백과사전, Academic Press 2008.
Richard B. Firestone, 동위원소 표 , 8판. 편집자, 버지니아 S. 셜리. 와일리 인터사이언스, 1986.
