คาร์บอน 14 คืออะไร?

คาร์บอน 14 เป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของคาร์บอนที่เกิดขึ้นในชั้นสตราโตสเฟียร์ของโลกเมื่อรังสีคอสมิกนิวตรอนทิ้งระเบิดไนโตรเจน – 14 อยู่ในชั้นบนของชั้นบรรยากาศเหล่านี้:

₇₁₇N+ ₀₁น → ₆¹⁴ค+ ₁₁ชม

ตามสัญลักษณ์ด้านบนนี้ เลขมวล (จำนวนโปรตอนและนิวตรอนในนิวเคลียส) เท่ากับ 14

มันเข้าสู่วัฏจักรคาร์บอนตามธรรมชาติเนื่องจากทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ ทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ (CO .)₂). ก๊าซนี้จะถูกรวมเข้าโดยพืชและสัตว์ทั้งหมด ผักดำเนินกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยคาร์บอน 14 ในทางกลับกัน มนุษย์และสัตว์กินพืชกินพืชเหล่านี้และรวมคาร์บอน 14 ด้วย ในขณะเดียวกัน สัตว์กินเนื้อกินสัตว์ที่กินพืชเป็นอาหาร และสุดท้ายก็ถูกดูดกลืนโดยสิ่งมีชีวิตทุกระดับชั้นโภชนาการ

ปริมาณคาร์บอน 14 ที่มีอยู่ในบรรยากาศคงที่ เท่ากับ 14 dpm NS^-1, นี้เพราะ ความเร็วที่องค์ประกอบนี้ก่อตัวเป็นความเร็วเดียวกันกับที่มันสลายตัว

สิ่งมีชีวิตพืชและสัตว์ดูดซับคาร์บอน 14 ตลอดชีวิต และความเข้มข้นของมันจะ เพิ่มขึ้นจนเกิดสมดุลที่กล่าวข้างต้นและปริมาณโดยมวลของคาร์บอน 14 จะเท่ากับที่มีอยู่ใน บรรยากาศ. อย่างไรก็ตาม เมื่อพืช คน หรือสัตว์ตาย คาร์บอนจะไม่ถูกดูดซับอีกต่อไปและเพียงแค่สลายตัวเท่านั้น

ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงใช้คาร์บอน 14 เพื่อกำหนดอายุของฟอสซิลของสัตว์และพืช หรือวัตถุใดๆ ที่เป็นผลพลอยได้จากสิ่งเหล่านี้ เช่น ชิ้นไม้หรือผ้า

เทคนิคการหาคู่ของคาร์บอน-14 ใช้เพื่อกำหนดอายุของฟอสซิลดังที่แสดงด้านบน

สำหรับสิ่งนี้ ช่วงครึ่งชีวิตหรือช่วงกึ่งสลายตัว ของคาร์บอน 14 ซึ่งเป็นเวลาที่นิวเคลียสกัมมันตภาพรังสีครึ่งหนึ่งใช้ในการสลายตัว นั่นคือเวลาที่ใช้สำหรับตัวอย่างวัสดุกัมมันตภาพรังสีจะลดลงครึ่งหนึ่ง ครึ่งชีวิตของคาร์บอน 14 อยู่ที่ประมาณ 5730 ปี:

เส้นโค้งการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีคาร์บอน 14

ดังนั้น ลองพิจารณาตัวอย่างเพื่อดูวิธีกำหนดอายุของฟอสซิล สมมติว่ามีการค้นพบฟอสซิลของสัตว์และหลังจากการวิเคราะห์พบว่ามีปริมาณคาร์บอน-14 อยู่ที่ 1.25 ppb ดังนั้นจึงมีปริมาณคาร์บอน 12.5% ​​​​ที่พบในสิ่งมีชีวิต ซึ่งหมายความว่าสัตว์ที่เป็นปัญหาได้เสียชีวิตและตั้งแต่นั้นมาคาร์บอน 14 ได้ครบสามครึ่งชีวิตซึ่งรวมเป็น17 190 ปีนั่นคือยุคของฟอสซิล!

เทคนิคการออกเดทคาร์บอน-14 สามารถใช้ได้อย่างปลอดภัยกับวัตถุที่มีอายุระหว่าง 100 ถึง 40,000 ปีเท่านั้น กรณีออกเดทวัตถุอายุประมาณ 100 ปี ปริมาณรังสีที่ปล่อยออกมาจะมี ลดลงน้อยมาก และในกรณีของวัตถุที่มีอายุมากกว่า 40,000 ปี รังสีที่ปล่อยออกมานั้นจะมีการปฏิบัติจริง เท่ากับศูนย์

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี

แหล่งที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-carbono-14.htm