Ugljik-14

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Akceleratorski maseni spektrometar u Lawrence Livermore National Laboratory

Ugljik-14 je radioaktivni izotop ugljika, s jezgrom koja sadrži 6 protona i 8 neutrona. Prisutan je u organskim materijalima i osnova je za metodu datiranja ugljikom-14 u arheologiji i geologiji, za određivanje starosti organskog uzorka. Ugljik-14 je otkrio 1940 godine Martin Kamen i Sam Ruben u Barkeleyu, Kalifornija.[1]

Postoje 3 prirodna izotopa na Zemlji: ugljik-12 je prisutan 99 %, ugljik-13 je prisutan 1 % i ugljik-14 je prisutan samo u tragovima (1 dio na 1x1012 dijelova ili 0.0000000001 %). Vrijeme poluraspada ugljika-14 je 5 730±40 godina. Raspada se u dušik-14 preko beta raspada. Aktivnost je oko 14 raspada u minuti i po gramu ugljika-14. [2]

Relativna atomska masa ugljika-14 je oko 14.003241 atomskih jedinica mase. Različiti izotopi ugljika se ne razlikuju bitno po svojim kemijskim svojstvima.[3]

Porijeklo i radioaktivno raspadanje[uredi VE | uredi]

Ugljik-14 se stvara u gornjim slojevima troposfere i u stratosferi, na visinama 9 do 15 km iznad površine Zemlje. Kada kozmičke zrake uđu u atmosferu, one uz ostalo stvaraju i neutrone, koji reagira s dušikom:

1n + 14N → 14C + 1p

Budući da je više kozmičkih zraka bliže magnetnim polovima Zemlje, tako se i više ugljika-14 stvara bliže polovima. Ugljik-14 brzo reagira s kisikom iz zraka i stvara ugljični dioksid, koji se miješa u atmosferi, a jedan dio se topi u vodi i završava u oceanima. Kod ugljika-14 se zatim dešava beta raspad:

\mathrm{~^{14}_{6}C}\rightarrow\mathrm{~^{14}_{7}N}+ e^- + \bar{\nu}_e

Stvara se stabilni atom dušika-14, elektron i antineutrino. Zalihe ugljika-14 u Zemljinoj biosferi se smatra da ima oko 300 milijuna Curie, od čega je najviše u oceanima. [4]

Datiranje ugljikom-14[uredi VE | uredi]

Atmosferski ugljik-14 u Novom Zelandu [5] i Austriji.[6] Atmosferski nuklearni pokusi su skoro udvostručili količinu ugljika-14 na sjevernoj polutci [7]

Datiranje ugljikom-14 je metoda koja koristi prirodni izotop ugljika-14 da otkrije starost materijala koji sadrži ugljikove spojeve, starosti do 60 000 godina. Tu metodu je razvio Willard Libby 1949 godine kao profesor na Sveučilištu u Chicagu.[8] Za to je dobio Nobelovu nagradu za kemiju 1960 godine.

Biljke asimiliraju C-14 putem fotosinteze, a životinje se hrane biljkama. Na taj način sva živa bića zadržavaju istu koncentraciju C-14 tijekom cijelog života. 14CO2 se otapa u oceanima, te se nalazi u planktonu, koraljima i školjkama. Nakon smrti organizma prestaje nadoknadivanje C-14 i njegova se koncentracija počinje smanjivati.

Mjerenje aktivnosti C-14 zahtijeva vrlo osjetljive tehnike: koriste se plinski proporcionalni brojači (starost do 40 000 godina), tekućinski scintilacijski brojači (starost do 50 000 godina) ili akceleratorska masena spektroskopija (nešto više od 60 000 godina). Najmanja količina uzorka potrebna za prve dvije metode je nekoliko grama, dok za mjerenje s akceleratorskom masenom spektroskopijom dovoljno je samo nekoliko miligrama.

Stvaranje ugljika-14 za vrijeme nuklearnih pokusa[uredi VE | uredi]

Nadzemni nuklearni pokusi, koji su izvođeni u nekoliko država između 1955 i 1980 godine su znatno povećali količinu ugljika-14 u atmosferi i zatim u cijeloj biosferi. Nakon toga se količina ugljika-14 počela smanjivati.

Zbog promjena količine ugljika-14 u atmosferi, postoji mogućnost da se odredi nečija godina rođenja prema zubnoj caklini [9][10] ili prema koncentraciji C-14 u leći oka. [11]


Izvori[uredi VE | uredi]

  1. Kamen, Martin D. (1963). "Early History of Carbon-14: Discovery of this supremely important tracer was expected in the physical sense but not in the chemical sense". Science 140 (3567): 584–590.
  2. What is carbon dating?. National Ocean Sciences Accelerator Mass Spectrometry Facility. pristupljeno 2007-06-11
  3. Carbon 14:age calculation. C14dating.com. pristupljeno 2007-06-11
  4. Human Health Fact Sheet - Carbon 14. Argonne National Laboratory, EVS (August 2005).
  5. (1994). "Atmospheric δ14C record from Wellington". Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center. Preuzeto 2007-06-11.
  6. Levin, I., et al. (1994). 14C record from Vermunt". Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center.
  7. Radiocarbon dating. University of Utrecht. pristupljeno 2008-02-19
  8. Arnold, J. R. and Libby, W. F. (1949). "Age Determinations by Radiocarbon Content: Checks with Samples of Known Age,". Science 110 (2869): 678–680.
  9. (2005-09-22)"Radiation in Teeth Can Help Date, ID Bodies, Experts Say". National Geographic News.
  10. Spalding KL, Buchholz BA, Bergman LE, Druid H, Frisen J. (2005-09-15). "Forensics: age written in teeth by nuclear tests". Nature 437 (7057): 333–4.
  11. http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0001529 Niels Lynnerup, et al., Radiocarbon Dating of the Human Eye Lens Crystallines Reveal Proteins without Carbon Turnover throughout Life, Public Library of Science

Vanjske poveznice[uredi VE | uredi]

  • [1] ODREĐIVANJE STAROSTI METODOM 14C – Institut Ruđer Bošković