Ο άνθρακας 14 είναι ένα ραδιενεργό ισότοπο άνθρακα που σχηματίζεται στη στρατόσφαιρα της Γης όταν τα νετρόνια της κοσμικής ακτίνας βομβαρδίζουν άζωτο – 14 που υπάρχει σε αυτά τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας:
717N+ 01n → 614ΝΤΟ+ 11H
Όπως δείχνει το σύμβολο του παραπάνω, ο μαζικός του αριθμός (η ποσότητα των πρωτονίων και των νετρονίων στον πυρήνα) είναι ίσος με 14.
Καταλήγει να εισέλθει στον φυσικό κύκλο του άνθρακα, καθώς αντιδρά με το οξυγόνο στον αέρα, σχηματίζοντας διοξείδιο του άνθρακα (CO2). Αυτό το αέριο στη συνέχεια ενσωματώνεται από όλα τα φυτικά και ζωικά όντα. Τα λαχανικά πραγματοποιούν τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, κατά την οποία απορροφούν το διοξείδιο του άνθρακα με τον άνθρακα 14. Οι άνθρωποι και τα φυτοφάγα ζώα, από την άλλη πλευρά, τρέφονται με αυτά τα φυτά και επίσης ενσωματώνουν άνθρακα 14. Εν τω μεταξύ, τα σαρκοφάγα τρέφονται με φυτοφάγα ζώα και, τελικά, καταλήγουν να αφομοιωθούν από όλα τα έμβια όντα όλων των τροφικών επιπέδων.
Η ποσότητα του άνθρακα 14 που υπάρχει στην ατμόσφαιρα είναι σταθερή, ίση με περίπου 14 dpm. σολ
-1, αυτό γιατί η ταχύτητα με την οποία σχηματίζεται αυτό το στοιχείο είναι η ίδια ταχύτητα με την οποία αποσυντίθεται.Οι φυτικοί και ζωικοί οργανισμοί απορροφούν τον άνθρακα 14 σε όλη τους τη ζωή και η συγκέντρωσή του θα αυξάνεται μέχρις ότου η ισορροπία που αναφέρθηκε παραπάνω και η κατά μάζα ποσότητα του άνθρακα 14 γίνει ίση με αυτή που υπάρχει στο ατμόσφαιρα. Ωστόσο, όταν το φυτό, ο άνθρωπος ή το ζώο πεθάνει, ο άνθρακας δεν απορροφάται πλέον και απλώς αποσυντίθεται.
Έχοντας αυτό κατά νου, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν άνθρακα 14 για να προσδιορίσουν την ηλικία των απολιθωμάτων ζώων και φυτών ή οποιουδήποτε αντικειμένου που είναι υποπροϊόν τέτοιου είδους, όπως ένα κομμάτι ξύλο ή ύφασμα.
Η τεχνική χρονολόγησης άνθρακα-14 χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ηλικίας ενός απολιθώματος όπως φαίνεται παραπάνω.
Για αυτό, το περίοδος ημιζωής ή ημιδιάσπασης του άνθρακα 14, που είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να αποσυντεθεί ο μισός από τους ραδιενεργούς πυρήνες του, δηλαδή ο χρόνος που θα χρειαστεί για να μειωθεί στο μισό το δείγμα ραδιενεργού υλικού. Ο χρόνος ημιζωής του άνθρακα 14 είναι περίπου 5730 χρόνια:
Καμπύλη ραδιενεργού διάσπασης άνθρακα 14
Λοιπόν, εξετάστε ένα παράδειγμα για να δείτε πώς να προσδιορίσετε την ηλικία των απολιθωμάτων. Ας πούμε ότι βρέθηκε ένα απολίθωμα ζώου και, μετά από ανάλυση, βρέθηκε ότι έχει περιεκτικότητα σε άνθρακα 14 1,25 ppb. Έχει λοιπόν το 12,5% της περιεκτικότητας σε άνθρακα που βρίσκεται στα ζωντανά όντα. Αυτό σημαίνει ότι το εν λόγω ζώο έχει πεθάνει και έκτοτε ο άνθρακας 14 έχει συμπληρώσει τρεις ημιζωές, γεγονός που δίνει συνολικά17 190 χρόνια.Αυτή είναι η εποχή του απολιθώματος!
Η τεχνική χρονολόγησης με άνθρακα-14 μπορεί να εφαρμοστεί με ασφάλεια μόνο σε αντικείμενα ηλικίας μεταξύ 100 και 40.000 ετών. Στην περίπτωση αντικειμένων χρονολόγησης ηλικίας περίπου 100 ετών, η ποσότητα της ακτινοβολίας που εκπέμπεται θα έχει μειώνεται πολύ λίγο, και στην περίπτωση αντικειμένων ηλικίας άνω των 40.000 ετών, η ακτινοβολία που εκπέμπεται θα είναι πρακτικά ίσο με μηδέν.
Της Jennifer Fogaça
Πτυχιούχος Χημείας
Πηγή: Σχολείο Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-carbono-14.htm
