Hva er forskjellen mellom karbon 12 og karbon 14?

Karbon 12 og karbon 14 er to isotoper av grunnstoffet karbon., og forskjellen mellom de to er antall nøytroner i kjernen til hvert av deres atomer. La oss kort se hva forskjellen er: hver isotop av et grunnstoff er identifisert med et tall som er plassert etter navnet, og som representerer summen av protoner og nøytroner i atomet. Hvert element er definert av antall protoner i kjernen; For eksempel har grunnstoffet karbon 6 protoner. Karbon 12 atomer har 6 nøytroner i kjernen, i tillegg til sine 6 protoner, mens karbon 14 atomer har 8 nøytroner. Et nøytralt ladet, ikke-ionisert atom har samme antall protoner og elektroner, så et ikke-ionisert karbon-12- eller karbon-14-atom har 6 elektroner, siden nøytroner ikke har noen elektrisk ladning. Nøytroner har en masse som ligner på protoner.atomvekt. I vårt tilfelle er karbon 12 lettere enn karbon 14.

Karbon har en annen stabil isotop foruten karbon 12; Det er karbon 13, med 7 nøytroner i kjernen. I naturen er 98,9 % av karbonatomene av karbon 12 isotopen, mens de resterende 1,1 % er av karbon 13.

Karbonisotoper og deres radioaktivitet

I motsetning til karbon 12 og karbon 13 er karbon 14 radioaktivt. Det er ikke stabilt, det vil si at det er en viss sannsynlighet for at hvert karbon-14-atom vil endre seg til et nitrogen-14-atom i en prosess som kalles radioaktivt forfall . I denne prosessen får atomkjernen et proton, siden grunnstoffet nitrogen er karakterisert ved å ha 7 protoner i kjernen. For at ladningen skal bevares i prosessen, sendes det ut et elektron med høy kinetisk energi, det vil si høy hastighet, som er kjent som betastråling . Nedenfor er ligningen som representerer det radioaktive forfallet av karbon 14.

¹⁴ C + p ⁺ →  ¹⁴ N + e ^–

Sannsynligheten for et radioaktivt forfall gjenspeiles i halveringstiden til den radioaktive isotopen, også kalt halveringstiden , som er tiden hvor et antall atomer i den radioaktive isotopen reduseres til det halve. Halveringstiden til karbon 14 er 5730 år.

I tillegg til de to stabile isotopene av karbon, karbon 12 og karbon 13, og karbon 14, er det 12 andre radioaktive isotoper av karbon: karbon 8 til karbon 11, og karbon 15 til karbon 22. Halveringstidene til disse isotopene er veldig kort; for eksempel er halveringstiden til karbon 11 20 minutter og halveringstiden til karbon 22 er noen få tusendeler av et sekund.

Carbon 14 som en naturlig klokke

Karbon 14 genereres i atmosfæren og går inn i livssyklusen, og blir inkorporert i alle organismer som et karbonatom, siden det har de samme kjemiske egenskapene som de stabile isotopene karbon 12 og karbon 13. Når en organisme dør, går den for å inkorporere karbon , og slutter derfor også å inkorporere karbon 14. Karbon 14 av restene av den organismen begynner deretter å forsvinne på grunn av dens radioaktive nedbrytning, og reduserer andelen i forhold til den totale mengden karbon, med en hastighet som bestemmes av dens halveringstid på 5.730 år. Og dermed blir det en naturlig klokke, siden ved å måle andelen karbon 14 er det mulig å vite tiden som har gått siden organismen døde.

Kilder

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

Richard B. Firestone, Table of Isotopes , åttende utgave. Redaktør, Virginia S. Shirley. Wiley Interscience, 1986.