Sự khác biệt giữa carbon 12 và carbon 14 là gì?

Carbon 12 và carbon 14 là hai đồng vị của nguyên tố carbon., và sự khác biệt giữa hai loại này là số lượng neutron trong hạt nhân của mỗi nguyên tử của chúng. Chúng ta hãy xem ngắn gọn sự khác biệt là gì: mỗi đồng vị của một nguyên tố được xác định bằng một số được đặt sau tên và số đó biểu thị tổng số proton và neutron trong nguyên tử. Mỗi phần tử được xác định bởi số lượng proton trong hạt nhân của nó; Ví dụ, nguyên tố carbon có 6 proton. Các nguyên tử carbon 12 có 6 neutron trong hạt nhân, ngoài 6 proton của chúng, trong khi các nguyên tử carbon 14 có 8 neutron. Một nguyên tử không bị ion hóa, tích điện trung tính có cùng số proton và electron, do đó, một nguyên tử carbon-12 hoặc carbon-14 không bị ion hóa có 6 electron, vì neutron không mang điện tích. Nơtron có khối lượng bằng khối lượng của proton.trọng lượng nguyên tử. Trong trường hợp của chúng tôi, carbon 12 nhẹ hơn carbon 14.

Carbon có một đồng vị ổn định khác ngoài carbon 12; Đó là carbon 13, với 7 neutron trong hạt nhân. Trong tự nhiên, 98,9% nguyên tử cacbon là đồng vị cacbon 12, 1,1% còn lại là cacbon 13.

Đồng vị cacbon và tính phóng xạ của chúng

Không giống như carbon 12 và carbon 13, carbon 14 có tính phóng xạ. Nó không ổn định, nghĩa là có một xác suất nhất định rằng mỗi nguyên tử carbon-14 sẽ biến đổi thành nguyên tử nitơ-14 trong một quá trình gọi là phân rã phóng xạ . Trong quá trình này, hạt nhân của nguyên tử thu được một proton, vì nguyên tố nitơ có đặc điểm là có 7 proton trong hạt nhân. Để điện tích được bảo toàn trong quá trình này, một electron có động năng cao, tức là tốc độ cao, được phát ra, được gọi là bức xạ beta . Dưới đây là phương trình biểu thị sự phân rã phóng xạ của carbon 14.

¹⁴ C + p ⁺ →  ¹⁴ N + e ^–

Xác suất xảy ra sự phân rã phóng xạ thể hiện ở chu kỳ bán rã của đồng vị phóng xạ, còn gọi là chu kỳ bán rã , là thời gian mà số nguyên tử của đồng vị phóng xạ giảm đi một nửa. Chu kỳ bán rã của carbon 14 là 5.730 năm.

Ngoài hai đồng vị bền của cacbon, cacbon 12 và cacbon 13 và cacbon 14, còn có 12 đồng vị phóng xạ khác của cacbon: cacbon 8 đến cacbon 11 và cacbon 15 đến cacbon 22. Chu kỳ bán rã của các đồng vị này là rất ngắn; ví dụ, chu kỳ bán rã của carbon 11 là 20 phút và chu kỳ bán rã của carbon 22 là vài phần nghìn giây.

Carbon 14 như một chiếc đồng hồ tự nhiên

Carbon 14 được tạo ra trong khí quyển và đi vào vòng đời, được tích hợp vào tất cả các sinh vật dưới dạng nguyên tử carbon, vì nó có các tính chất hóa học giống như các đồng vị bền carbon 12 và carbon 13. Khi một sinh vật chết, nó sẽ kết hợp với carbon , và do đó cũng ngừng kết hợp carbon 14. Carbon 14 trong phần còn lại của sinh vật đó sau đó bắt đầu biến mất do sự phân rã phóng xạ của nó, làm giảm tỷ lệ của nó so với tổng lượng carbon, với tốc độ được xác định bởi chu kỳ bán rã của nó 5.730 năm. Và do đó, nó trở thành một chiếc đồng hồ tự nhiên, vì bằng cách đo tỷ lệ carbon 14, có thể biết được thời gian đã trôi qua kể từ khi sinh vật chết.

nguồn

Xác định niên đại bằng carbon 14, Encyclopedia of Archaeology, Academic Press 2008.

Richard B. Firestone, Table of Isotopes , Eighth Edition. Biên tập viên, Virginia S. Shirley. Wiley liên khoa học, 1986.