Datiranje ugljikom-14

Datiranje ugljikom-14, radiougljično datiranje ili radiokarbonsko datiranje je određivanje starosti organskih tvari na temelju omjera broja atoma stabilnog ugljikova izotopa 12C i radioaktivnog izotopa 14C. Izotop 14C nastaje u visokim slojevima Zemljine atmosfere djelovanjem kozmičkih zraka na dušik (14N). On se, vezan u ugljikovu dioksidu (CO2), širi brzo i ravnomjerno cijelom biosferom. Njegova se količina u atmosferi nije mijenjala kroz dugo vremensko razdoblje; zapravo, bila je konstantna sve do 1950-ih, kada je testiranjem termonuklearnog oružja u velikim količinama bio proizveden i raspršen u okoliš. Iz atmosfere 14C prelazi izravno u biljke i neizravno, preko hranidbenoga lanca, u druge žive organizme. Zbog toga je u živim bićima omjer 12C i 14C konstantan. Kada se smrću prekine izmjena tvari između organizma i atmosfere, radioaktivni se raspad ne zaustavlja i organske tvar počinje gubiti 14C. Određivanjem preostalog 14C u nekom uzorku nežive tvari može se izračunati koliko je vremena prošlo od trenutka smrti. Vrijeme poluraspada ugljika 14C iznosi 5 730  godina; ustanovi li se, na primjer, da neki komad drveta ili drvenog ugljena sadrži upola manje ugljika 14C nego živo stablo, zaključuje se da je taj komad drveta ili ugljena star 5 730 godina, ako sadrži samo četvrtinu količine 14C koju je imao dok je drvo bilo živo, star je 11 460 godina. Geiger-Müllerovim brojilom mogu se odrediti i ekstremno male količine tog izotopa. U živom drvetu od jednoga bilijuna atoma ugljika samo je jedan radioaktivan, u jednom gramu svježeg uzorka ugljika dogodi se približno 13,5 raspada u minuti. Danas se može odrediti starost organskih tvari: pergamenta, odjeće, fosila, ljudskih i životinjskih kostiju i drugog, od 500 do 50 000 godina. Metoda se primjenjuje u arheologiji, antropologiji, geologiji, geofizici. [1]

Datiranje ugljikom-14 je razvio Willard Libby 1949. kao profesor na Sveučilištu u Chicagu. Za to je dobio Nobelovu nagradu za kemiju 1960. [2] [3]

Fizikalne osnove

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. 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:

Ugljik-14 oksidira u 14CO2 i rasporeduje se po cijeloj atmosferi. Omjer koncentracija izotopa ugljika C-12 : C-13 : C-14 i iznosi 1012 : 1010 : 1. Od ovih izotopa jedino je ugljik-14 radioaktivan, pa se njegovi nuklidi raspadaju prema reakciji:

stvara se stabilni atom dušika-14, elektron i antineutrino. Nekoliko faktora utječe na točnost:

  • proces izotopne izmjene, tj. frakcioniranje ugljikovih atoma
  • varijacije koncentracije ugljika-14 u atmosferi u prošlosti
  • zagađivanje uzoraka suvremenim ili starim ugljikom-14
Other Languages
Bahasa Indonesia: Penanggalan radiokarbon
Nederlands: C14-datering
norsk nynorsk: Radiokarbondatering
srpskohrvatski / српскохрватски: Radiokarbonsko datiranje
Simple English: Radiocarbon dating