מה זה פחמן 14?

פחמן 14 הוא איזוטופ רדיואקטיבי של פחמן שנוצר בסטרטוספירה של כדור הארץ כאשר נויטרונים קרניים קוסמיות מפציצים חנקן - 14 הנמצא בשכבות העליונות של האטמוספירה:

₇₁₇N + ₀₁n → ₆¹⁴Ç+ ₁₁ה

כפי שמראה הסמל שלמעלה, מספר המסה שלו (כמות הפרוטונים והנויטרונים בגרעין) שווה ל- 14.

בסופו של דבר הוא נכנס למחזור הפחמן הטבעי, מכיוון שהוא מגיב עם חמצן באוויר ויוצר פחמן דו חמצני (CO₂). לאחר מכן גז זה משולב על ידי כל יצורי הצומח ובעלי החיים. ירקות מבצעים את תהליך הפוטוסינתזה, בו הם סופגים פחמן דו חמצני עם פחמן 14. בני אדם ובעלי חיים אוכלי עשב, לעומת זאת, ניזונים מצמחים אלה ומשלבים בהם גם פחמן 14. בינתיים, אוכלי בשר ניזונים מבעלי חיים אוכלי עשב, ולבסוף, בסופו של דבר הם נטמעים על ידי כל היצורים החיים בכל הרמות הטרופיות.

כמות הפחמן 14 הקיימת באטמוספירה קבועה, והיא שווה לכ- 14 dpm. ז^-1, זה בגלל המהירות בה נוצר אלמנט זה היא אותה המהירות בה הוא מתפרק.

אורגניזמים של צמחים ובעלי חיים סופגים פחמן 14 לאורך חייהם, וריכוזו יהיה גדל עד לקביעת שיווי המשקל שהוזכר לעיל וכמות המסה של פחמן 14 הופכת להיות שווה לזו הקיימת ב אַטמוֹספֵרָה. עם זאת, כאשר הצמח, האדם או החיה מתים, הפחמן כבר לא נספג ופשוט מתפורר.

עם זאת, מדענים משתמשים בפחמן 14 כדי לקבוע את גיל מאובני החי והצומח או כל חפץ שהוא תוצר לוואי של כזה, כמו פיסת עץ או בד.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

טכניקת התיארוך של פחמן 14 משמשת לקביעת גיל המאובן כפי שמוצג לעיל.

לשם כך, תקופת מחצית חיים או תקופת התפרקות למחצה של פחמן 14, שזה הזמן שלוקח למחצית מהגרעינים הרדיואקטיביים שלו להתפרק, כלומר הזמן שייקח לדגימת החומר הרדיואקטיבי להפחתה בחצי. מחצית החיים של פחמן 14 היא כ- 5730 שנים:

עקומת ריקבון רדיואקטיבית של פחמן 14

לכן, שקול דוגמה כדי לראות כיצד לקבוע את גיל המאובנים. בואו נגיד שנמצא מאובן של בעל חיים, ואחרי הניתוח נמצא שהוא מכיל פחמן -14 של 1.25 ppb. אז יש לו 12.5% ​​מתכולת הפחמן המצויה ביצורים חיים. המשמעות היא שהחיה המדוברת מתה ומאז פחמן 14 השלים שלושה מחצית חיים, מה שנותן בסך הכל17 190 שנה.זה עידן המאובן!

ניתן ליישם בבטחה את טכניקת התיארוך של פחמן 14 רק על חפצים בני 100 עד 40,000 שנה. במקרה של היכרויות של חפצים בסביבות 100 שנה, תהיה כמות הקרינה הנפלטת יורד מעט מאוד, ובמקרה של חפצים מעל גיל 40,000 שנה, הקרינה הנפלטת תהיה כמעט שווה לאפס.

מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:

FOGAÇA, ג'ניפר רושה ורגס. "מה זה פחמן 14?"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-carbono-14.htm. גישה אליו ב -28 ביוני 2021.