الكربون-14( 14C ) هو نظير مشع للكربون تحتوي نواته على 6 بروتونات و 8 نيوترونات . وهو يوجد طبيعيا في المواد العضوية كالأشجار والأخشاب القديمة ويستخدم في تعيين عمر العينات القديمة والآثار التي قد يبلغ عمرها 10.000 عام أو أكثر . وقد استخدمه العالم الفيزيائي ويلارد ليبي وزملاؤه عام 1949 لتعيين عمر أثار قديمة وعينات جيولوجية. اكتشف الكربون-14 عام 1940[6]

كربون-14
معلومات عامة
صنف فرعي من
الاستعمال
الكتلة
14٫0032419884 وحدة كتلة ذرية[1] عدل القيمة على Wikidata
الصيغة الكيميائية
C[2] عدل القيمة على Wikidata
محددات بنود الإدخال الخطية النصية الجزيئية المبسطة القانونية (SMILES)
[C][2] عدل القيمة على Wikidata
تصاوغ محددات الإدخال الخطي النصي الجزيئي المبسط (iso-SMILES)
[14C][2] عدل القيمة على Wikidata
العدد الذري
6 عدل القيمة على Wikidata
عدد النيوترونات
8 عدل القيمة على Wikidata
التكافؤ
1[3] عدل القيمة على Wikidata
العدد الكمي اللفي
0[3] عدل القيمة على Wikidata
زيادة الكتلة
3٬019٫89278 كيلو إلكترون فولت[1] عدل القيمة على Wikidata
يضمحلل إلى
عمر النصف
5٬700 annum (en) ترجم[5] عدل القيمة على Wikidata
طاقة الربط
105٬284٫466 كيلو إلكترون فولت[1] عدل القيمة على Wikidata

توجد من الكربون ثلاثة نظائر طبيعيا علي الأرض : 99 % منها كربون-12 و 1 % كربون-13 و قليل جدا جدا من الكربون-14 ، أي نحو 1 /ترليون (0.0000000001%) في الهواء . ويبلغ عمر النصف للكربون-14 5,730±40 سنة، حيث يتحلل إشعاعيا إلى النيتروجين-14 عن طريق تحلل بيتا. [7]

ومصدر وجود الكربون-14 في جو الأرض هو الأشعة الكونية التي تتفاعل مع النيتروجين في الجو وتنتجه فكان وجوده في الماضي ثابتا. ولكن تداخل في نسبة الكربون-14 في الجو خلال التجارب النووية بين 1955 - 1980 كربون-14 ناتج من تلك التجارب ولا بد من أخذها في الحسبان عند تعيين عمر العينات .

ولا تختلف الخواص الكيميائية للنظائر المشعة المختلفة للكربون. ولذلك نستعين بها في دراسة التفاعلات الكيميائية العضوية حيث نستبدل بعض ذرات الكربون الطبيعي فيه بذرات الكربون-14 المشع، وبذلك تستطيع تتبع انتقال الكربون في بنية المركبات العضوية.

المصدر والتحلل

عدل
 
1: تكون الكربون-14
2: تحلل الكربون-14
3: علامة "يساوي" تنطبق على الأحياء الحالية , وعلامة "أقل من " تنطبق على ما مات من الأحياء ، والتي يمكن تقدير عمرها من محتواها من الكربون-14.

ينتج الكربون-14 في الطبقات الجوية العليا في تروبوسفير وستراتوسفير بتفاعل النيوترونات البطيئة القادمة من الأشعة الكونية مع ذرات النيتروجين . عندما تدخل الأشعة الكونية الغلاف الجوي تتحول إلى بعض الجسيمات الأخرى ومن ضمنها النيوترونات . وتدخل النيوترونات (1n) الناتجة في التفاعل الآتي:

1n + 14N → 14C + 1p

أعلى معدل تكوين الكربون-14 يحدث على ارتفاع 9 إلى 15 كيلومتر ، ثم ينتشر في جميع أنحاء الأرض ويتفاعل مع الأكسجين مكونا ثاني أكسيد الكربون مشع. ويذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء وينتشر في المحيطات .

يتحلل الكربون-14 عن طريق تحلل بيتا .

 

في تحلل بيتا يصدر الكربون-14 1 إلكترون من النواة ومضاد نيوترينو الإلكترون، ويبلع عمر النصف للكربون-14 5730 سنة حيث يتحلل إلى النيتروجين-14 المستقر (غير مشع).

تركيز الكربون-14 في جو الأرض يبلغ نحو 300 مليون كوري (11 إكسا (سابقة)بيكريل), يوجد معظمها في المحيطات . [8]

ولم يكن معدل تكوّن الكربون-14 معروفا بالضبط قبل عام 2008 . وتختلف تكونه بحسب تغيرات تحدث في شدة الأشعة الكونية عند انفجار مستعرات عظمى في أعماق الكون، ولاختلاف المجال المغناطيسي للأرض من منطقة إلى منطقة. [9]

تقدير عمر الأحفورات بواسطة الكربون-14

عدل

يستخدم الكربون-14 في تقدير عمر الصخور والطبقات الأرضية و الأحفورات وبالتالي هي طريقة لتقدير عمر نباتات أو اخشاب قديمة اثرية أو أحياء عاشت في الماضي واختزنت في الطبقات الأرضية المعنية . يتميز الكربون-14 بعمر نصف مقداره 5730 سنة، ويتحلل بمعدل 14 تحللا في الدقيقة الواحدة لكل جرام من الكربون الطبيعي (الكربون الطبيعي يحتوي على أغلبية من الكربون-12 ونسبة معينة من الكربون-14).

فإذا عثرنا على عينة (أحفورة) ووجدناها تصدر 4 تحللات /دقيقة/جرام من الكربون فيها، فما هو عمرها ؟

لحساب العمر نستخدم المعادلة المذكورة أعلاه :

 

حيث:

 
  years,
  years.

اقرأ أيضًا

عدل

المراجع

عدل
  1. ^ ا ب ج Filip G. Kondev (Mar 2017). "The AME2016 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data; and adjustment procedures" (بالإنجليزية). p. 030002. Retrieved 2017-03-01.
  2. ^ ا ب ج مذكور في: قاعدة البيانات الكيمياء العامة. مُعرِّف مُركَّب في قاعدة البيانات الكيمياء العامة (PubChem CID): 91866192. لغة العمل أو لغة الاسم: الإنجليزية. العنوان: CID91866192. الوصول: 18 نوفمبر 2016.
  3. ^ ا ب "NuDat". اطلع عليه بتاريخ 2016-06-23.
  4. ^ "NuDat". اطلع عليه بتاريخ 2015-11-09.
  5. ^ وصلة مرجع: http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/reCenter.jsp?z=6&n=8.
  6. ^ Kamen، Martin D. (1963). "Early History of Carbon-14: Discovery of this supremely important tracer was expected in the physical sense but not in the chemical sense". Science. ج. 140 ع. 3567: 584–590. Bibcode:1963Sci...140..584K. DOI:10.1126/science.140.3567.584. PMID:17737092.
  7. ^ {{cite web|url=http://www.nosams.whoi.edu/about/carbon_dating.html%7Ctitle=What is carbon dating?|publisher=National Ocean Sciences Accelerator Mass Spectrometry Facility|accessdate=2007-06-11}}
  8. ^ "Human Health Fact Sheet - Carbon 14" (PDF). Argonne National Laboratory, EVS. أغسطس 2005. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2013-07-23.
  9. ^ Ramsey, C. Bronk (2008). "Radiocarbon Dating: Revolutions in Understanding". Archaeometry. ج. 50 ع. 2: 249–275. DOI:10.1111/j.1475-4754.2008.00394.x.

وصلات خارجية

عدل

المراجع

عدل