פחמן 14 הוא איזוטופ רדיואקטיבי של פחמן שנוצר בסטרטוספירה של כדור הארץ כאשר נויטרונים בקרניים קוסמיות מפציצים חנקן - 14 הנמצאים בשכבות העליונות הללו של האטמוספירה:
717N+ 01n → 614Ç+ 11ח
כפי שמראה הסמל שלו למעלה, מספר המסה שלו (כמות הפרוטונים והנייטרונים בגרעין) שווה ל-14.
בסופו של דבר הוא נכנס למחזור הפחמן הטבעי, כשהוא מגיב עם חמצן באוויר ויוצר פחמן דו חמצני (CO2). גז זה נכלל אז על ידי כל הצומח והחי. ירקות מבצעים את תהליך הפוטוסינתזה, בו הם סופגים פחמן דו חמצני עם פחמן 14. בני אדם ובעלי חיים אוכלי עשב, לעומת זאת, ניזונים מצמחים אלו ומשלבים גם פחמן 14. בינתיים, טורפים ניזונים מבעלי חיים אוכלי עשב ולבסוף, הוא בסופו של דבר נטמע על ידי כל היצורים החיים בכל הרמות הטרופיות.
כמות הפחמן 14 הקיים באטמוספירה קבועה, שווה לכ-14 dpm. ז-1, זה בגלל המהירות שבה אלמנט זה נוצר היא אותה מהירות שבה הוא מתפרק.
אורגניזמים של צמחים ובעלי חיים סופגים פחמן 14 לאורך כל חייהם, וריכוזו יהיה גדל עד שהשיווי משקל שהוזכר לעיל מתבסס וכמות המסה של פחמן 14 תהיה שווה לזו הקיימת ב אַטמוֹספֵרָה. אולם כאשר הצמח, האדם או החיה מתים, הפחמן אינו נספג עוד ורק מתפרק.
עם זאת בחשבון, מדענים משתמשים בפחמן 14 כדי לקבוע את גילם של מאובני בעלי חיים וצמחים או כל חפץ שהוא תוצר לוואי של כזה, כמו חתיכת עץ או בד.
טכניקת תיארוך פחמן-14 משמשת לקביעת גילו של מאובן כפי שמוצג לעיל.
לשם כך, ה תקופת מחצית חיים או תקופת התפוררות למחצה של פחמן 14, שהוא הזמן שלוקח למחצית מהגרעינים הרדיואקטיביים שלו להתפרק, כלומר, הזמן שייקח עד שהדגימה של החומר הרדיואקטיבי תצטמצם בחצי. זמן מחצית החיים של פחמן 14 הוא בערך 5730 שנים:
עקומת דעיכה רדיואקטיבית של פחמן 14
אז, שקול דוגמה כדי לראות כיצד לקבוע את גילם של מאובנים. נניח שנמצא מאובן של בעל חיים, ולאחר ניתוח, נמצא שיש לו תכולת פחמן-14 של 1.25 ppb. אז יש בו 12.5% מתכולת הפחמן שנמצאת ביצורים חיים. זה אומר שהחיה המדוברת מתה ומאז פחמן 14 השלים שלושה מחצית חיים, מה שנותן סך של17 190 שנים.זה הגיל של המאובן!
טכניקת תיארוך פחמן-14 יכולה להיות מיושמת בבטחה רק על עצמים בני 100 עד 40,000 שנים. במקרה של תיארוך עצמים בני 100 שנה בערך, תהיה כמות הקרינה הנפלטת יורד מעט מאוד, ובמקרה של עצמים בני יותר מ-40,000 שנה, הקרינה הנפלטת תהיה כמעט שווה לאפס.
מאת ג'ניפר פוגאסה
בוגר לימודי כימיה
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-carbono-14.htm
