Carbonio-14
| Generalità | |
|---|---|
| Nome | Carbonio-14 |
| Simbolo | 14C |
| Protoni | 6 |
| Neutroni | 8 |
| Peso atomico | 14.0032419887 u |
| Abbondanza isotopica | <10-12 % |
| Proprietà fisiche | |
| Spin | 0 |
| Emivita | 5700 anni |
| Decadimento | β- |
| Prodotto di decadimento | 14N |
| Energia di legame | 7.520319 MeV |
| Energia in eccesso | 3.01989305 MeV |
Il carbonio-14, 14C, o radiocarbonio, è un isotopo radioattivo (radionuclide) del carbonio avente 6 protoni e 8 neutroni. Il carbonio-14 fu scoperto il 27 febbraio 1940 da Martin Kamen e Sam Ruben al laboratorio radiologico dell'Università della California a Berkeley, nonostante la sua esistenza fosse già stata ipotizzata da Franz Kurie nel 1934.[1]
Indice |
[modifica] Presenza in natura
Altri due isotopi del carbonio sono naturalmente presenti sulla terra: 12C (99%), 13C (<1%) e in tracce il 14C. Esso è presente in natura con una abbondanza relativa di 1 parte su mille miliardi di tutto il carbonio presente sulla Terra ed ha un'emivita di 5700 anni[2] La principale fonte di carbonio-14 sulla terra è la reazione tra i raggi cosmici e l'azoto gassoso presente nell'atmosfera (nella troposfera e stratosfera). Infatti l'inglobamento di neutroni termici da parte dell'azoto, crea un atomo di carbonio-14:
La produzione maggiore di carbonio-14 avviene ad una quota tra i 9 km e i 15 km, e ad alte latitudini geomagnetiche. Il carbonio-14 così prodotto reagisce con l'ossigeno a dare anidride carbonica 14CO2 che viene riutilizzata dalle piante durante la fotosintesi. In questo modo il carbonio-14 si trasferisce nei composti organici e attraverso la rete alimentare è presente ovunque secondo un preciso rapporto (abbondanza isotopica).[6] Essa penetra anche negli oceani, sciogliendosi nell'acqua.
Il carbonio-14 è anche prodotto nel ghiaccio da neutroni che causano reazioni di spallazione nucleare nell'ossigeno.
[modifica] Usi
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Per approfondire, vedi la voce Metodo del carbonio-14. |
Grazie alla sua lunga emivita, il carbonio-14 rimane integrato in ogni sistema organico vivente. Dopo la morte, l'organismo smette di assumere carbonio-14. La quantità dell'isotopo presente nell'organismo nell'istante della sua morte, andrà via via affievolendosi negli anni a causa del decadimento radioattivo. Questo principio è sfruttato nella datazione radiometrica di campioni organici, tecnica con la quale si misura la quantità residua di carbonio-14 presente in un reperto archeologico organico (come un fossile o una struttura in legno): conoscendo la curva di decadimento e la quantità iniziale di carbonio-14 presente nel reperto quando la sua struttura organica era ancora vitale (ovvero un istante prima di morire), si può facilmente stabilire quanti anni sono trascorsi dalla morte dell'organismo. In generale, è possibile radiodatare solo reperti risalenti a 40.000 - 60.000 anni fa.[6]
La maggior parte dei prodotti chimici prodotti dall'Uomo sono ottenuti a partire da combustibili fossili come il petrolio o il carbone, dove il carbonio-14 è decaduto. La presenza di tracce isotopiche di carbonio-14 in un campione di materiale carbonaceo indica quindi una possibile origine biogenica.
[modifica] Formazione durante test nucleari
I test nucleari superficiali che vennero eseguiti in molti paesi tra il 1955 ed il 1980 hanno drammaticamente aumentato la quantità di carbonio-14 nell'atmosfera e quindi anche nella biosfera, da quando i test sono stati sospesi, la concentrazione dell'isotopo ha cominciato a diminuire.
[modifica] Decadimento e radioattività
Il carbonio-14 ha una attività specifica di 170GBq/g[2] e decade per emissione di elettrone ad azoto-14:
2: Decadimento del carbonio-14
3: L'equazione con l'uguale è per gli organismi viventi, mentre quella con il diverso è a ciclo vitale terminato, nel quale il 14C decade (Vedi 2).
[modifica] Voci correlate
[modifica] Note
- ^ Science, op. cit., pp.584–590
- ^ a b c Wolphram Alpha Computational Knowledge Engine - Carbon-14, op. cit.
- ^ «{{{titolo}}}». Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory1994. URL consultato in data 11 giugno 2007.
- ^ Levin, I.. «δ14C record from Vermunt». Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center.
- ^ University of Utrecth, op. cit.
- ^ a b P. Bosco, A. Giovannini, G. Plancher, M. Vulcan, op. cit.
[modifica] Pubblicazioni
- (EN)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 140 (3567). DOI:10.1126/science.140.3567.584.
[modifica] Collegamenti esterni
- (EN)Wolfram Aplha LLC. Carbon-14 - WolframAlpha Computational Knowledge Engine. URL consultato il 24 giugno 2011.
- (EN)National Ocean Sciences Accelerator Mass Spectrometry Facility. What is carbon dating?. URL consultato il 11 giugno 2007.
- P. Bosco, A. Giovannini, G. Plancher, M. Vulcan. Atomi, isotopi, datazioni radiometriche. URL consultato il 24giugno2011.
- (EN)University of Utrecht. Radiocarbon dating. URL consultato il 19 febbraio 2008.
