Ugljik-14

Ovaj članak ili jedan njegov dio zahtijeva jezičnu i pravopisnu doradu. Članak treba preurediti u skladu s gramatičkim i/ili pravopisnim pravilima standardnoga hrvatskog jezika.

Akceleratorski maseni spektrometar u Lawrence Livermore National Laboratory

Ugljik-14 je radioaktivni izotop ugljika, s jezgrom koja sadrži 6 protona i 8 neutrona. Prisutan je u organskim materijalima i osnova je za metodu datiranja ugljikom-14 u arheologiji i geologiji, za određivanje starosti organskog uzorka. Ugljik-14 je otkrio 1940 godine Martin Kamen i Sam Ruben u Barkeleyu, Kalifornija.

Postoje 3 prirodna izotopa na Zemlji: ugljik-12 je prisutan 99 %, ugljik-13 je prisutan 1 % i ugljik-14 je prisutan samo u tragovima (1 dio na 1x10¹² dijelova ili 0.0000000001 %). Vrijeme poluraspada ugljika-14 je 5 730±40 godina. Raspada se u dušik-14 preko beta raspada. Aktivnost je oko 14 raspada u minuti i po gramu ugljika-14.

Relativna atomska masa ugljika-14 je oko 14.003241 atomskih jedinica mase. Različiti izotopi ugljika se ne razlikuju bitno po svojim kemijskim svojstvima.

Porijeklo i radioaktivno raspadanje

Ugljik-14 se stvara u gornjim slojevima troposfere i u stratosferi, na visinama 9 do 15 km iznad površine Zemlje. Kada kozmičke zrake uđu u atmosferu, one uz ostalo stvaraju i neutrone, koji reagira s dušikom:

¹n + ¹⁴N → ¹⁴C + ¹p

Budući da je više kozmičkih zraka bliže magnetnim polovima Zemlje, tako se i više ugljika-14 stvara bliže polovima. Ugljik-14 brzo reagira s kisikom iz zraka i stvara ugljični dioksid, koji se miješa u atmosferi, a jedan dio se topi u vodi i završava u oceanima. Kod ugljika-14 se zatim dešava beta raspad:

$\mathrm {~_{6}^{14}C} \rightarrow \mathrm {~_{7}^{14}N} +e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}$

Stvara se stabilni atom dušika-14, elektron i antineutrino. Zalihe ugljika-14 u Zemljinoj biosferi se smatra da ima oko 300 milijuna Curie, od čega je najviše u oceanima.

Datiranje ugljikom-14

Atmosferski ugljik-14 u Novom Zelandu i Austriji. Atmosferski nuklearni pokusi su skoro udvostručili količinu ugljika-14 na sjevernoj polutci

Datiranje ugljikom-14 je metoda koja koristi prirodni izotop ugljika-14 da otkrije starost materijala koji sadrži ugljikove spojeve, starosti do 60 000 godina. Tu metodu je razvio Willard Libby 1949 godine kao profesor na Sveučilištu u Chicagu. Za to je dobio Nobelovu nagradu za kemiju 1960 godine.

Biljke asimiliraju C-14 putem fotosinteze, a životinje se hrane biljkama. Na taj način sva živa bića zadržavaju istu koncentraciju C-14 tijekom cijelog života. ¹⁴CO₂ se otapa u oceanima, te se nalazi u planktonu, koraljima i školjkama. Nakon smrti organizma prestaje nadoknadivanje C-14 i njegova se koncentracija počinje smanjivati.

Mjerenje aktivnosti C-14 zahtijeva vrlo osjetljive tehnike: koriste se plinski proporcionalni brojači (starost do 40 000 godina), tekućinski scintilacijski brojači (starost do 50 000 godina) ili akceleratorska masena spektroskopija (nešto više od 60 000 godina). Najmanja količina uzorka potrebna za prve dvije metode je nekoliko grama, dok za mjerenje s akceleratorskom masenom spektroskopijom dovoljno je samo nekoliko miligrama.

Stvaranje ugljika-14 za vrijeme nuklearnih pokusa

Nadzemni nuklearni pokusi, koji su izvođeni u nekoliko država između 1955 i 1980 godine su znatno povećali količinu ugljika-14 u atmosferi i zatim u cijeloj biosferi. Nakon toga se količina ugljika-14 počela smanjivati.

Zbog promjena količine ugljika-14 u atmosferi, postoji mogućnost da se odredi nečija godina rođenja prema zubnoj caklini ili prema koncentraciji C-14 u leći oka.

Vanjske poveznice

• [1] ODREĐIVANJE STAROSTI METODOM ¹⁴C – Institut Ruđer Bošković