Vad är skillnaden mellan kol 12 och kol 14?

Kol 12 och kol 14 är två isotoper av grundämnet kol., och skillnaden mellan de två är antalet neutroner i kärnan av var och en av deras atomer. Låt oss kortfattat se vad skillnaden är: varje isotop av ett grundämne identifieras med ett nummer som är placerat efter namnet, och som representerar summan av protoner och neutroner i atomen. Varje grundämne definieras av antalet protoner i dess kärna; Till exempel har grundämnet kol 6 protoner. Kol 12 atomer har 6 neutroner i sin kärna, förutom sina 6 protoner, medan kol 14 atomer har 8 neutroner. En neutralt laddad, icke-joniserad atom har samma antal protoner och elektroner, så en icke-joniserad kol-12- eller kol-14-atom har 6 elektroner, eftersom neutroner inte har någon elektrisk laddning. Neutroner har en massa som liknar protonernas.atomvikt. I vårt fall är kol 12 lättare än kol 14.

Kol har en annan stabil isotop förutom kol 12; Det är kol 13, med 7 neutroner i sin kärna. I naturen är 98,9 % av kolatomerna av kol 12-isotopen, medan de återstående 1,1 % är av kol 13.

Kolisotoper och deras radioaktivitet

Till skillnad från kol 12 och kol 13 är kol 14 radioaktivt. Det är inte stabilt, det vill säga det finns en viss sannolikhet att varje kol-14-atom kommer att förändras till en kväve-14-atom i en process som kallas radioaktivt sönderfall . I denna process får atomkärnan en proton, eftersom grundämnet kväve kännetecknas av att det har 7 protoner i sin kärna. För att laddningen ska bevaras i processen emitteras en elektron med hög kinetisk energi, det vill säga hög hastighet, som kallas betastrålning . Nedan är ekvationen som representerar det radioaktiva sönderfallet av kol 14.

¹⁴ C + p ⁺ →  ¹⁴ N + e ^–

Sannolikheten för att ett radioaktivt sönderfall inträffar återspeglas i halveringstiden för den radioaktiva isotopen, även kallad halveringstiden, vilket är den tid då ett antal atomer i den radioaktiva isotopen reduceras till hälften. Halveringstiden för kol 14 är 5 730 år.

Förutom de två stabila isotoper av kol, kol 12 och kol 13, och kol 14, finns det 12 andra radioaktiva isotoper av kol: kol 8 till kol 11 och kol 15 till kol 22. Halveringstiderna för dessa isotoper är mycket kort; till exempel är halveringstiden för kol 11 20 minuter och halveringstiden för kol 22 är några tusendelar av en sekund.

Carbon 14 som en naturlig klocka

Kol 14 alstras i atmosfären och går in i livscykeln och införlivas i alla organismer som en kolatom, eftersom det har samma kemiska egenskaper som de stabila isotoperna kol 12 och kol 13. När en organism dör lämnar den för att inkorporera kol , och slutar därför också att inkorporera kol 14. Kolet 14 från resterna av den organismen börjar sedan försvinna på grund av dess radioaktiva sönderfall, vilket minskar dess andel i förhållande till den totala mängden kol, med en hastighet som bestäms av dess halveringstid på 5 730 år. Och därmed blir det en naturlig klocka, eftersom man genom att mäta andelen kol 14 kan veta tiden som har gått sedan organismen dog.

Källor

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

Richard B. Firestone, Table of Isotopes , åttonde upplagan. Redaktör, Virginia S. Shirley. Wiley Interscience, 1986.