كربون-14
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]
| صنف فرعي من | |
|---|---|
| الاستعمال | |
| الكتلة |
14٫0032419884 وحدة كتلة ذرية[1]  |
| الصيغة الكيميائية |
C[2] |
| محددات بنود الإدخال الخطية النصية الجزيئية المبسطة القانونية (SMILES) |
[C][2] |
| تصاوغ محددات الإدخال الخطي النصي الجزيئي المبسط (iso-SMILES) |
[14C][2] |
| العدد الذري |
6 |
| عدد النيوترونات |
8 |
| التكافؤ |
1[3] |
| العدد الكمي اللفي |
0[3] |
| زيادة الكتلة |
3٬019٫89278 كيلو إلكترون فولت[1] |
| يضمحلل إلى | |
| عمر النصف | |
| طاقة الربط |
105٬284٫466 كيلو إلكترون فولت[1] |
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
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
عدليستخدم 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
عدلالمراجع
عدل- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ ا ب "NuDat". اطلع عليه بتاريخ 2016-06-23.
- ^ "NuDat". اطلع عليه بتاريخ 2015-11-09.
- ^ وصلة مرجع: http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/reCenter.jsp?z=6&n=8.
- ^ 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.
- ^ {{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}}
- ^ "Human Health Fact Sheet - Carbon 14" (PDF). Argonne National Laboratory, EVS. أغسطس 2005. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2013-07-23.
- ^ 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.
