Carbone-14
Le carbone-14 , le 14C , ou le radiocarbone , est un isotope radioactif du carbone découvert le 27 février , le 1940 , par le Martin Kamen et le Sam Ruben . Son noyau contient 6 protons et 8 neutrons . Sa présence en matériaux organiques est employée intensivement comme base des échantillons archéologiques, géologiques, et hydrogéologiques de méthode du datage de carbone radioactif jusqu'ici.
Il y a trois isotopes naturels de carbone sur terre : 99% du carbone est le Carbon-12 , 1% est le Carbon-13 , et le carbone-14 se produit dans des traces, composant pas moins de 1 pièce de par trillion de (0.0000000001%) du carbone sur la terre. La demi vie du carbone-14 est les années 5730±40. Elle se délabre dans le Nitrogen-14 par le Bêta-affaiblissement . L'activité du radiocarbone moderne standard de est environ 14 désintégration par minute (dpm) par carbone de gramme.
La masse atomique du carbone-14 est environ 14. Les différents isotopes du carbone ne diffèrent pas sensiblement dans leurs propriétés chimiques. Ceci est employé dans la recherche chimique dans une technique appelée le carbone de marquant les atomes qu'un certain carbon-12 d'un composé donné sont remplacés par des atomes de carbone-14 (ou quelques atomes de Carbon-13 ) afin de les tracer le long des réactions chimiques impliquant le composé donné.
Origine et désintégration radioactive de carbone-14
Le carbone-14 est produit dans les couches supérieures de la troposphère et de la stratosphère par les neutrons thermiques absorbés par des atomes de l'azote . Quand les rayonnements écrivent l'atmosphère, ils subissent de diverses transformations, y compris la production des neutrons les neutrons en résultant (1n) participent à la réaction suivante :→ de 1n + de 14N 14C + 1H
Le taux le plus élevé de production de carbone-14 a lieu aux altitudes de 9 15 au le kilomètre pieds de (30.000) et aux latitudes géomagnétiques du élevé , mais de carbone-14 aux mélanges aisément et devient également distribué dans toute l'atmosphère et réagit avec l'oxygène à l'anhydride carbonique radioactif de de forme . L'anhydride carbonique se dissout également dans l'eau et imprègne ainsi les océans
Le carbone-14 peut également être produit en glace par les neutrons rapides causant des réactions de la spallation en oxygène .
Le carbone-14 passe alors par la décadence bêta radioactif.
En émettant un électron et un anti-neutrino , le carbone-14 (demi vie de 5730 ans) se délabre dans le stable et non radioactif Nitrogen-14 d'isotope.
Datage de carbone radioactif
Le datage de carbone radioactif de est une méthode radiométrique de la datation qui emploie le carbone-14 (14C) pour déterminer l'âge des matériaux carbonés jusqu'à environ 60. La technique a été découverte par le Willard Libby et ses collègues dans 1949 pendant sa tenure en tant que professeur à l'Université de Chicago . Libby a estimé que la concentration équilibrée en radioactivité du carbone-14 échangeable serait environ 14 désintégration par minute (dpm) par gramme. En 1960, il a été attribué le prix Nobel de en chimie pour ce travail. Une des utilisations fréquentes de la technique est jusqu'ici les restes organiques des emplacements archéologiques. Les usines fixent le carbone atmosphérique pendant la photosynthèse, ainsi le niveau de C-14 aux usines lorsque du bois est fixé, ou chez les animaux lorsqu'elles meurent, égales le niveau de C-14 dans l'atmosphère à ce moment-là. Cependant, elle diminue ensuite de la désintégration radioactive, accordant la date de la mort ou de la fixation à estimer. Le niveau C-14 initial pour le calcul peut être estimé, ou bien être directement comparé connues d'année en année aux données des données d'arbre-anneau ( Dendrochronology ) il y a à 10.000 ans, ou des gisements de caverne ( Speleothems , à environ 45. Un calcul ou (plus exactement) une comparaison directe avec l'anneau d'arbre ou caverne-déposent des niveaux de carbone-14, donnent l'âge-de-formation en bois ou animale d'échantillon. La technique a des limitations dans l'ère industrielle moderne, due au carbone de combustible fossile (qui a peu de carbone-14) étant déchargé dans l'atmosphère en grande quantité, dans le passé plusieurs siècles.
Carbone-14 et combustibles fossiles
La plupart des produits chimiques synthétiques sont faits de combustibles fossiles tel que le pétrole ou le charbon , en lesquels le carbone-14 depuis longtemps s'est délabré. Cependant, les gisements d'huile contiennent souvent des traces de carbone-14 (variant de manière significative, mais s'étendant de 1% le rapport trouvé dans la matière organique aux montants indétectables, comparable à un âge apparent de 40.000 ans pour des huiles avec les niveaux les plus élevés du carbone-14). Ceci peut indiquer la contamination possible par un peu de bactéries, de sources souterraines de rayonnement (telles que l'affaiblissement en uranium), ou d'autres sources secondaires inconnues de production de carbone-14. La présence du carbone-14 dans la signature isotopique d'un échantillon de matériel carboné indique donc sa contamination possible par des sources biogéniques ou l'affaiblissement du matériel radioactif dans les strates géologiques relatives.
Carbone-14 et essais nucléaires
Les essais nucléaires de surface qui se sont produits dans plusieurs pays entre 1955 et 1963 nettement ont augmenté la quantité de carbone-14 dans l'atmosphère et plus tard dans la biosphère ; après que les essais aient fini la concentration atmosphérique de l'isotope a commencé à diminuer. Ceci a permis la détermination de l'année de naissance d'un individu décédé : la quantité de carbone-14 dans l'émail des dents est mesurée avec la spectrométrie de masse d'accélérateur de et comparée aux disques des concentrations atmosphériques en carbone-14 de passé. Puisque des dents sont formées à un âge spécifique et n'échangent pas le carbone ensuite, cette méthode accorde l'âge être déterminé à dans un délai de 1. Cette méthode fonctionne seulement pour des individus soutenus après 1943, et il doit connaître si l'individu était né dans le nordique ou l'hémisphère sud .
Carbone-14 dans le corps humain
Puisqu'essentiellement toutes les sources de nourriture humaine sont dérivées des usines, le carbone qui comporte nos corps contient le carbone-14 à la même concentration que l'atmosphère. Bêta-se délabre de ce radiocarbone interne contribuent approximativement 1 mrem/année (.01 mSv /year de ) à la dose du de chaque personne des rayonnements ionisants ionisants . C'est petit comparé aux doses de potassium-40 (0.39 mSv/année) et de radon (qui de varient).Le carbone-14 peut être employé comme traceur radioactif dans la médecine. Dans l'essai de souffle d'urée , un examen de diagnostic pour les pylores , urée de Helicobacter de marquée avec approximativement 1 carbone-14 de μCi (37 KBq ) est donné à un patient. En cas d'une infection des pylores du H., l'enzyme bactérienne de l'urease décompose l'urée en ammoniaque et anhydride carbonique radioactif-marqué , qui peuvent être détectés par le compte de bas niveau du souffle du patient.
Voir également
Traceur isotopique Datage de carbone radioactif
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