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.

Ugljik-14 (¹⁴C) je radioaktivni izotop ugljika s jezgrom koja sadrži 6 protona i 8 neutrona. Prisutan je u organskim materijalima i osnova je za metodu radiougljičnog datiranja u arheologiji i geologiji za određivanje starosti organskog uzorka. Ugljik-14 otkrili su 1940. godine Martin Kamen i Sam Ruben u Berkeleyu u Kaliforniji.

Akceleratorski maseni spektrometar u Lawrence Livermore National Laboratory

Postoje 3 prirodna izotopa na Zemlji: ugljik-12 čini 99% svih atoma, ugljik-13 čini 1%, a ugljik-14 je prisutan samo u tragovima (1 na 10¹² dijelova ili 0,0000000001%). Vrijeme poluraspada ugljika-14 je 5 730 ± 40 godina. Raspada se putem beta raspada u dušik-14, najčešći dušikov izotop. Aktivnost je oko 14 raspada u minuti po gramu ugljika-14.

Relativna atomska masa ugljika-14 je otprilike 14,003241. 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 među ostalim stvaraju i neutrone, koji reagiraju s dušikom:

¹n + ¹⁴N → ¹⁴C + ¹p

Budući da je bliže magnetnim polovima Zemlje više kozmičkih zraka, 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 događa 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 procjenjuju se na 300 milijuna kirija, od čega je najviše u oceanima.

Datiranje ugljikom-14

Količina atmosferskog ugljika-14 u Novom Zelandu i Austriji. Atmosferske nuklearne eksplozije su skoro udvostručile količinu ugljika-14 na sjevernoj polutki.

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

Mjerenje aktivnosti ¹⁴C 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 u nuklearnim eksplozijama

Nadzemni testovi nuklearnih bombi od 1955. do 1980. godine su znatno povećali količinu ugljika-14 u atmosferi i posljedično u cijeloj biosferi. Otad se količina ugljika-14 smanjuje.

Zbog dotičnih promjena postoji mogućnost da se odredi nečija godina rođenja prema količini ugljika-14 u zubnoj caklini ili u leći oka.

Vanjske poveznice

• ODREĐIVANJE STAROSTI METODOM ¹⁴C – Institut Ruđer Bošković