Back

ⓘ Угљеник-14




                                     

ⓘ Угљеник-14

Угљеник-14 је изотоп угљеника који има масени број 14. Роуз и Џонс су 1984. године детектовали изотоп угљеника-14 у радиоактивном ланцу уранијума-235. Угљеник постоји у природи у виду 3 главна изотопа: Ц-12, Ц-13 и Ц-14 који је нестабилан или радиоактиван. Током нуклеарних тестова током 1940-их, 1950-их и 1960-их година, угљеник-14 је узиман из биљака широм света. Он се и данас налази у биљкама иако у малим количинама. Релативна атомска маса угљеника-14 је 14. 003242 атомских јединица масе. Различити изотопи угљеника се не разликују по својим хемијским својствима.

                                     

1. Метода угљеника-14

Количина угљеника-14 у атмосфери је мало промењива јер до његовог стварања долази под утицајем космичких зрака који стално долазе до Земље, а који се састоје већином око 90% од протона. Због бомбардовања космичким зрацима, на површини наше атмосфере долази до избацивања неутрона из језгара азота, кисеоника и аргона. Удари космичких зрака успевају да промене један протон у малом броју атома азота тако што се тај протон замени са једним неутроном и тада се атом азота претвара у атом угљеника-14, који има 6 протона и 8 неутрона у његовом језгру. Атомска маса промењеног атома остаје иста, али атомски број је мањи за један.

Биљке из атмосфере узимају угљеник-14, као и угљеник-12 и уграђују их у шећере, животиње једу биљке и у њих се преноси исти однос угљеника-14 и угљеника-12 какав је постојао у атмосфери Земље у време тог храњења, али када биљка, или животиња угине тај однос се мења због полураспада угљеника-14, који траје око 5.730 година. Средином XX века Вилард Либи је објаснио да угљеник-14 због своје нестабилности, то јест правилног полураспада може да се употребив за одређивање времена смрти неког органског једињења, поређењем са количином угљеника-12 која нема полураспад у истој испитиваној органској материји. После 8 полураспада атома угљеника-14 њега остаје мало у органској материји и тешко је поуздано одређивање времена настанка неког археолошки истраженог слоја који је старији од 50.000 година помоћу угљеника-14.

Овај угљеник, као и Ц-12, са кисеоником гради угљен-диоксид. Језгро угљеника-14 је нестабилно и оно се дизентегрише распадом, тако да се угљеник-14 претвара у азот. Време полураспада угљеника-14 и азота је 5730 година.

Овом методом и у одређеној количини је најбоље датирати:

  • Рогови животиња 150-300 грама
  • Кости или љуштуре у фази распадања до 2200 грама
  • Суво дрво и суво растиње 60 грама
  • Кости или љуштуре свежи остаци око 120 грама
  • Дрвени угаљ оптимална количина 30-90 грама
  • Органски седименти-језерски муљ, уљани шкрилци 3-5 килограма

Поред тога,потребно је водити рачуна и о следећем:

  • Пробе се узимају само са свежих фосила без употребе било каквих конзервационих средстава
  • Из истог разлога треба узимати пробе различитих органских остатака како би се могла вршити паралелизација, као и контрола одредби.
  • Пробе се не узимају у случају када је слој обогаћен младим органским материјалом хумусом и слично

Ова метода функционише на следећи начин:

  • Да је стопа распада угљеника-14 константна
  • Да је однос између радиоактивног и нормалног угљеника константан
  • Да је постигнута равнотежа између количине новонасталог и распаднутог угљеника-14
  • Да је бомбардовање из космоса константно
  • Да нема размене између организма који је угинуо и средине
  • Да је количина угљен-диоскида у атмосфери константна

У највећем броју случајева органска материја која се налази у седиментима је претрпела мањи или већи транспорт па је према томе старија од творевина у којима се налази. Помоћу методе Ц-14 одређује старост микрофосила из седимената који се налазе у повлати.

                                     

2. Улога угљеника-14

  • Угљеник-14 се користи у пољима хидрологије, атмосферских наука, археологије, биомедицине
  • Угљеник-14 заједно са угљеником-12 апсорбује биљке, граде органску материју
  • Угљеник-14 се користи за одређивање старости предмета