Carbonio-14: differenze tra le versioni
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Versione delle 00:12, 10 nov 2014
| Carbonio-14 | |
|---|---|
| Generalità | |
| Simbolo | 14C |
| Protoni | 6 |
| Neutroni | 8 |
| Peso atomico | 14,0032419887 u |
| Abbondanza isotopica | <10−12 % |
| Proprietà fisiche | |
| Spin | 0 |
| Emivita | 5 700 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, ma la sua esistenza era già stata ipotizzata da Franz Kurie nel 1934.[1]
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 un'abbondanza relativa di 1 parte su mille miliardi di tutto il carbonio presente sulla Terra a causa di un tempo di dimezzamento di soli 5 700 anni[2]. Infatti 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 nella stratosfera). L'inglobamento di neutroni termici da parte dell'azoto, forma un atomo di carbonio-14:
La produzione maggiore di carbonio-14 avviene a una quota tra i 9 km e i 15 km, e ad alte latitudini geomagnetiche. Il carbonio-14 così prodotto reagisce con l'ossigeno per 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.
Usi
Grazie alla sua lunga emivita rispetto alla vita degli organismi viventi, 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 fino 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.
Formazione durante test nucleari
I test nucleari superficiali che vennero eseguiti in molti paesi tra il 1955 e 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.
Decadimento e radioattività
Il carbonio-14 ha un'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).
Note
- ^ Science, pagg. 584–590
- ^ a b c Wolphram Alpha Computational Knowledge Engine - Carbon-14
- ^ Atmospheric δ14C record from Wellington, in Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, 1994. URL consultato l'11 giugno 2007.
- ^ Levin, I., δ14C record from Vermunt, in Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, 1994.
- ^ University of Utrecth
- ^ a b P. Bosco, A. Giovannini, G. Plancher, M. Vulcan
Pubblicazioni
- (EN) Martin D. Kamen, Early History of Carbon-14: Discovery of this supremely important tracer was expected in the physical sense but not in the chemical sense, in Science, vol. 140, n. 3567, 1963, DOI:10.1126/science.140.3567.584.
Voci correlate
Collegamenti esterni
- (EN) Wolfram Aplha LLC, Carbon-14 - WolframAlpha Computational Knowledge Engine, su wolframalpha.com. URL consultato il 24 giugno 2011.
- (EN) National Ocean Sciences Accelerator Mass Spectrometry Facility, What is carbon dating?, su nosams.whoi.edu. URL consultato l'11 giugno 2007.
- P. Bosco, A. Giovannini, G. Plancher, M. Vulcan, Atomi, isotopi, datazioni radiometriche, su ips.it. URL consultato il 24 giugno 2011.
- (EN) University of Utrecht, Radiocarbon dating, su www1.phys.uu.nl. URL consultato il 19 febbraio 2008.
