Care este diferența dintre carbonul 12 și carbonul 14?

Carbonul 12 și carbonul 14 sunt doi izotopi ai elementului carbon., iar diferența dintre cele două este numărul de neutroni din nucleul fiecăruia dintre atomii lor. Să vedem pe scurt care este diferența: fiecare izotop al unui element este identificat cu un număr care este plasat după nume și care reprezintă suma protonilor și neutronilor din atom. Fiecare element este definit de numărul de protoni din nucleul său; De exemplu, elementul carbon are 6 protoni. Atomii de carbon 12 au 6 neutroni în nucleu, pe lângă cei 6 protoni, în timp ce atomii de carbon 14 au 8 neutroni. Un atom încărcat neutru, neionizat are același număr de protoni și electroni, deci un atom de carbon-12 sau carbon-14 neionizat are 6 electroni, deoarece neutronii nu au sarcină electrică. Neutronii au o masă similară cu cea a protonilor.greutate atomica. În cazul nostru, carbonul 12 este mai ușor decât carbonul 14.

Carbonul are un alt izotop stabil în afară de carbonul 12; Este carbonul 13, cu 7 neutroni în nucleu. În natură, 98,9% dintre atomii de carbon aparțin izotopului de carbon 12, în timp ce restul de 1,1% sunt ai carbonului 13.

Izotopii de carbon și radioactivitatea acestora

Spre deosebire de carbonul 12 și carbonul 13, carbonul 14 este radioactiv. Nu este stabil, adică există o anumită probabilitate ca fiecare atom de carbon-14 să se transforme într-un atom de azot-14 într-un proces numit dezintegrare radioactivă . În acest proces, nucleul atomului câștigă un proton, deoarece elementul azot se caracterizează prin faptul că are 7 protoni în nucleul său. Pentru ca sarcina să fie conservată în proces, este emis un electron cu energie cinetică mare, adică viteză mare, care este cunoscut sub numele de radiație beta . Mai jos este ecuația care reprezintă dezintegrarea radioactivă a carbonului 14.

¹⁴ C + p ⁺ →  ¹⁴ N + e ^–

Probabilitatea apariției unei dezintegrari radioactive se reflectă în timpul de înjumătățire al izotopului radioactiv, numit și timpul de înjumătățire , care este timpul în care un număr de atomi ai izotopului radioactiv este redus la jumătate. Timpul de înjumătățire al carbonului 14 este de 5.730 de ani.

Pe lângă cei doi izotopi stabili ai carbonului, carbonul 12 și carbonul 13 și carbonul 14, există alți 12 izotopi radioactivi ai carbonului: carbonul 8 prin carbonul 11 ​​și carbonul 15 prin carbonul 22. Timpul de înjumătățire al acestor izotopi este foarte scurt; de exemplu, timpul de înjumătățire al carbonului 11 este de 20 de minute, iar timpul de înjumătățire al carbonului 22 este de câteva miimi de secundă.

Carbon 14 ca un ceas natural

Carbonul 14 este generat în atmosferă și intră în ciclul de viață, fiind încorporat în toate organismele ca un atom de carbon, întrucât are aceleași proprietăți chimice ca și izotopii stabili carbon 12 și carbon 13. Când un organism moare, pleacă să încorporeze carbonul. , și, prin urmare, încetează să mai încorporeze carbonul 14. Carbonul 14 al rămășițelor acelui organism începe apoi să dispară din cauza dezintegrarii sale radioactive, reducându-și proporția față de cantitatea totală de carbon, la o rată determinată de timpul său de înjumătățire de 5.730 de ani. Și astfel devine un ceas natural, deoarece prin măsurarea proporției de carbon 14 este posibil să cunoaștem timpul care a trecut de când organismul a murit.

Surse

Datarea cu carbon 14, Encyclopedia of Archaeology, Academic Press 2008.

Richard B. Firestone, Table of Isotopes , Ediția a VIII-a. Editor, Virginia S. Shirley. Wiley Interscience, 1986.