Carbono 14 - O que é

Carbono 14 - O que é

A datação por carbono é uma variedade de datação radioativa que só é aplicável à matéria que já foi vivo e considerado como estando em equilíbrio com a atmosfera, levando-se em dióxido de carbono do ar para a fotossíntese.

As explosões de prótons dos núclceos cósmicos de raios na atmosfera superior, produzindo nêutrons, que por sua vez bombardeiam azoto, o principal constituinte da atmosfera.

Este bombardeamento de nêutrons produz a radioativo isótopo carbono-14.

O carbono-14 radioativos combina com oxigênio para formar dióxido de carbono e é incorporada no ciclo de seres vivos.

As formas de carbono-14 a uma taxa que parece ser constante, de modo que através da medição das emissões radioativas uma vez a partir de matéria-estar e comparando a sua atividade com o nível de equilíbrio de seres vivos, uma medição do tempo decorrido pode ser feita.

Podemos datar os com carbono-14

O carbono 14 pode dar uma idade exata para os fósseis, múmias e esqueletos de outros encontrados por arqueólogos. Um progresso sagrado para as nossas origens. Mas como este método é usado? Será que é realmente confiável?

Willard Libby desenvolveu a técnica de datação por carbono 14. Ele também recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1960 por sua invenção.

O princípio é simples:

1. Ao entrar na atmosfera, as partículas cósmicas (nêutrons) colidem com os átomos de nitrogênio. Quando esse choque, o átomo de nitrogênio perde um próton e torna-se o carbono-14.

Este átomo não é estável, ele tende a perder neutrões ao longo do tempo: é radioativo.

2. O carbono radioativo se liga com o oxigênio para formar dióxido de carbono. A sua taxa é estável em cerca de 1,2% de carbono da atmosfera.

O resto é principalmente carbono 12, o isótopo normal de carbono.

3. O carbono radioativo é respirado pelas plantas, que utilizam para o seu crescimento através da fotossíntese.

Enquanto as vidas de plantas, ele continua a tomar a C-14, que permanece fixo proporção (em torno de um átomo de C-14 a 750 bilhões de átomos de C-12).

4. Quando a planta morre, seu estoque de C-14 não se renova: como medir e decaimento radioativo, que permanece menos carbono 14 na planta.

5. Animais, humanos, as plantas que tenham absorvido também conter o C-14, na mesma proporção e, assim, passar o mesmo fenômeno.

6. Ao determinar o quanto ainda resta de C-14 em uma amostra, pode-se determinar quantos break-ups tiveram lugar desde que a taxa normal, e, portanto, a data da morte da planta ou animal.

Qual é o ponto?

A datação por carbono 14 pode ser amplamente utilizado. Pensamos, claro, na arqueologia de fósseis que datam ou artefatos pré-históricos.

Tem ainda sido comprovada por carbono-14 como o Sudário de Turim, acredita ter sido usado por Jesus em seu funeral foi tecida entre 1260 e 1390 a.C.

Mas a análise de rochas vulcânicas ou subterrâneas também pode investigar a freqüência de erupções ou o fluxo de água.

O que pode ser datado?

Leva entre 5 mg a 2 g de amostra, dependendo do material e da sua condição.

À primeira vista, tudo o que contém carbono orgânico pode ser datada por este método: Sedimentos marinhos, corais, osso, madeira , carvão, ou bandagens de uma múmia, como eles são feitos de fibra de linho.

Carbono 14 é utilizado para materiais que datam de 500 a 70 000 anos.

Portanto, não causa do namoro e fósseis de dinossauros, cujo último foi extinto há 65 milhões de anos atrás. Para materiais muito antigos, muito jovem, ou não contendo carbono, há muitos outros métodos de datação pela radioatividade (urânio, potássio ...) ou outro (termoluminescência, dendrocronologia, archaeomagnetic ...)

Como você sabe o quão rápido os decaimentos de carbono-14?

Todos átomo radioativo decai com um período de tempo. Durante o átomo é instável, e quanto mais rápido ele se desintegra. Estatisticamente, considera-se que a meia-vida do carbono 14 é 5730 anos (mais ou menos 50 anos). Isto significa que, depois de 5730 anos, existem apenas metade dos átomos de C-14 de partida.

Mas cuidado: nem tudo foi depois de 11.460 anos! Como a curva de decaimento exponencial é: muito rápido no início, ele diminui gradualmente à medida que o desaparecimento de C-14.

Isso é seguro?

O problema com este método é que ele repousa sobre uma hipótese de taxa constante de dióxido de carbono na atmosfera. Mas tem variado ligeiramente ao longo do tempo (intensidade dos raios cósmicos, a circulação oceânica ...) e especialmente desde a explosão da era industrial, onde a taxa de CO2 atmosférico explodiu.

Algumas definições podem dar datas falsas. Assim, as árvores que crescem perto de uma estrada também absorvem carbono dos gases de escape normal, porque eles não contêm carbono-14.

Assim, a sua proporção de C-14 é mais baixa do que o normal e parece, por vezes, mais de 12 000 anos de idade!

Cientistas desenvolvem, assim, "curvas de recuperação" para refletir essas mudanças.

Datação por carbono 14

A mais conhecida das técnicas de datação é a datação por carbono-14.

O carbono 14 é um isótopo radioativo do carbono presente em quantidades ínfimas na atmosfera.

As plantas e animais assimilar o dióxido de carbono continuamente formado a partir de este isótopo da mesma maneira que eles absorvem dióxido de carbono formado a partir do carbono comum ou carbono-12.

O carbono 14 é constantemente renovado. Sua origem de partículas cósmicas provenientes principalmente do sol. Estas partículas, quando entram na atmosfera superior quebrar os núcleos que encontram. Na colisão, os nêutrons são liberados. Estes neutrões, por sua vez satisfazer um núcleo de azoto do ar. Eles são introduzidos para dentro do núcleo, causando a expulsão de um protão e um transmutação de carbono-14.

Carbono-14 é um núcleo que contém seis prótons e oito nêutrons (em vez de 6 para carbono-12 regular). Este isótopo carbono é radioativo, o seu período de 5700 anos e emite elétrons beta.

O carbono 14 é constantemente regenerada pelos raios cósmicos na atmosfera. A taxa de formação de 14-carbono é quase constante ao longo de vários séculos. Depende do fluxo de partículas do espaço que bombardeiam a Terra eo campo magnético da Terra nos protege parcialmente contra o bombardeio. Este fluxo e escudo mudam muito lentamente ao longo do tempo. A quantidade de carbono-14 segue esta evolução lenta, porque o equilíbrio é atingido, é formado em cada momento desse núcleo que decai em.

A formação do carbono 14 é devido aos raios cósmicos. Colisões destas partículas com os núcleos dos neutrões de libertação superiores da atmosfera. Estes neutrões interagir, por sua vez com os núcleos de azoto do ar que provoca reações nucleares. O núcleo de nitrogênio tem sete prótons e sete nêutrons.

Na reação que conduz a átomos de carbono-14, a neutrões substitui um protão do azoto é ejetado, de acordo com a reação:

Formação de carbono-14 a partir do azoto do ar

É natural supor que o bombardeio cósmico responsável por esse treinamento é constante em alguns milhares de anos. Este bombardeio depende principalmente de dois fatores que variam muito lentamente, a atividade solar eo campo magnético da Terra. Campo magnético da Terra oferece um escudo contra a radiação cósmica.

Quando o seu valor diminui, os aumentos de bombardeamento cósmicos e com ele a formação de carbono-14.

Cada ser vivo assimila dióxido de carbono, uma pequena fração contendo carbono-14. Esta assimilação cessa na morte do organismo.

O estoque de carbono 14 está congelado. Quando muito mais tarde, um arqueólogo examina os restos (cinzas, ossos, restos de plantas) o número de núcleos de carbono-14 como um período de diminuição exponencial de 5700 anos. Arqueólogos datar o fóssil, comparando a fração de núcleos de carbono-14 remanescente da fração existente no momento em que a amostra foi "fechado" para o comércio exterior.

A hipótese mais simples é que o conteúdo do radionuclido no momento da "fechamento" é a mesma que a medida de uma amostra de carbono tidas a partir de uma fábrica existente. Comparação de carbono-14 atividades do composto fóssil e vegetal está entregando a idade.

O cálculo assume que a taxa de formação de carbono atmosférico 14-não mudou a partir do momento os fósseis viveram. Isso não é inteiramente verdade e é necessário para repor o tempo e fazer as correções.

ARTEMIS: uma instalação para a contagem dos átomos de carbono a 14
Quando os restos mortais são até à data muito antiga, os núcleos de carbono-14 se tornaram tão raros que a observação de seus decaimentos torna-se impraticável. Leva os átomos de carbono-14 em si. É usado para este propósito uma instalação pesada: um espectrômetro de massa combinada com um acelerador de pequeno. Amostras de alguns miligramas de carbono que data são introduzidos que permite medir isótopos de carbono comum e seu isótopo radioativo. A fotografia mostra a instalação ARTEMIS CEA em Saclay.

A medição do carbono-14 conteúdo requer a coleta de uma amostra suficiente do fóssil. É delicada. Há um trilhão de vezes menos energia (10 -12) de carbono-14 como radioativo carbono-12.

A radioatividade de uma grama de carbono fresco é medido em contagens por minuto. Para amostras mais velhos, torna-se muito baixa.

Recentemente desenvolveram técnicas altamente sensíveis que se concentram em contar os átomos de carbono-14 em vez de contar os seus decaimentos raros.

Graças a um "espectrógrafo de massa" acoplado a um acelerador de partículas, se chega a medir os níveis de carbono-14 tão pequena quanto um milionésimo de um bilionésimo (10 ^ -15) e até 50.000 anos.

Esta técnica foi primeiro aplicado na França, no centro da radioatividade baixa de Gif-sur-Yvette em França, com um instrumento chamado tandetron. Tem sido substituído desde 2004 por Artemis, um espectrômetro de massa capaz de data cada ano 4.500 amostras de menos de um miligrama.

O dióxido de carbono formado a partir do carbono 14 é quimicamente idêntico ao dióxido de carbono normal. O isótopo radioativo é absorvido pelas plantas e os seres vivos como carbono comum a uma taxa de um átomo de um trillion (10 ^ 12) de átomos de carbono comuns.

É neste pequena proporção dentro de todos os compostos de carbono na matéria viva, que de carbono é um dos constituintes. Por esta razão, o carbono 14 é co-responsável com o potássio-40 radioatividade, no corpo humano.

Com a morte de um organismo vivo, o isótopo radioativo não é mais absorvida ea sua proporção diminui com o tempo. A quantidade de carbono 14-restante em uma amostra que pertenciam a essa organização é usado para datar esta organização.

Este nuclídeo é também utilizado como marcador radioativo.

Carbono 14 - Willard Frank Libby

Willard Frank Libby

Nascimento: 17 de dezembro de 1908, Colorado, EUA
Local de nascimento: Grand Valley, CO 
Falecimento: 8 de setembro de 1980, Los Angeles, Califórnia, EUA
Localização da morte: Los Angeles, CA 
Causa da morte: Pneumonia 
Sexo: Masculino 
Religião: Agnóstico 
Raça ou etnia: Branca 
Orientação sexual: Hetero 
Ocupação: Químico 
Nacionalidade: Estados Unidos 
Resumo: O carbono-14 técnica de datação

Químico americano Willard Libby F. ganhou o Prêmio Nobel de Química em 1960, para a introdução de uma metodologia que data usando carbono-14 radioativo, uma longa vida, radioisótopo beta-emissor natural emitida em quantidades mínimas por todos os seres vivos.

Libby, o filho de agricultor Ora Edward Libby e sua esposa, Eva de Maio (Rivers nee), participou da Universidade da Califórnia em Berkeley, onde recebeu um diploma de bacharel (1931) e doutorado (1933).

Após a formatura, ele ingressou na faculdade, em Berkeley, onde ele subiu na hierarquia do instrutor (1933) para professor assistente (1938) para professor adjunto (1945).

Em 1940 ele se casou com Leonor Hickey, com quem teve duas filhas gêmeas.

Em 1966 ele se divorciou e se casou com Leona Woods, Marshall, um membro do pessoal da Corporação RAND de Santa Monica , na Califórnia.

Em 1941, Libby recebeu uma bolsa Guggenheim para trabalhar na Universidade de Princeton , em New Jersey , mas seu trabalho foi interrompido pela entrada do Estados Unidos para a Segunda Guerra Mundial . Ele foi enviado em deixar para a Divisão de Pesquisa Columbia Guerra da Universidade de Columbia em Nova York , onde trabalhou com Nobel de química Nobel Harold C. Urey até 1945. Libby se tornou professor de química do Instituto de Estudos Nucleares (agora o Enrico Fermi Instituto de Estudos Nucleares) e do departamento de química na Universidade de Chicago (1945-1959). Ele foi nomeado pelo Pres. Dwight D. Eisenhower para os EUA Comissão de Energia Atômica (1955-1959). De 1959 Libby era um professor de química na Universidade da Califórnia, Los Angeles, e diretor de seu Instituto de Geofísica e Física Planetária (de 1962) até sua morte. Ele foi o ganhador de diversos prêmios, prêmios e diplomas honorário.

Durante os anos 1950, Libby e físico Edward Teller , ambos comprometidos com a Guerra Fria e dois proeminentes defensores de armas nuclear testes, opôs-se Nobel da química e da paz Nobel Linus Pauling da petição para a proibição de armas nucleares. Para provar a capacidade de sobrevivência de uma guerra nuclear, Libby construído um abrigo em sua casa, um evento que foi amplamente divulgado. O abrigo ea casa incendiada, várias semanas depois, no entanto, o que causou o físico e testes nuclear crítico Leo Szilard a piada, "Isto prova não só que há um Deus, mas que ele tem um senso de humor."

Enquanto associado com o Projeto Manhattan (1941-1945), Libby ajudou a desenvolver um método para a separação de urânio isótopos por difusão gasosa , um passo essencial na criação da bomba atômica .

Em 1946, mostrou que os raios cósmicos na atmosfera superior produzir vestígios de trítio , o mais pesado dos isótopos de hidrogênio , que pode ser utilizado como um marcador para a água atmosférico. Ao medir as concentrações de trítio, ele desenvolveu um método para datar água de poço e vinho, bem como para padrões de circulação de medição de água ea mistura de águas dos oceanos.

Porque ele tinha sido conhecido desde 1939 que os raios cósmicos criar chuvas de nêutrons em átomos marcantes na atmosfera, e porque a atmosfera contém cerca de 78 por cento de nitrogênio, que absorve nêutrons a decair para o isótopo radioativo carbono-14, Libby concluiu que traços de carbono -14 deve sempre existir em atmosférica dióxido de carbono.

Além disso, porque o dióxido de carbono é continuamente absorvido pelas plantas e torna-se parte dos seus tecidos, as plantas devem conter vestígios de carbono-14. Dado que os animais consomem plantas, os animais devem também conter vestígios de carbono-14.

Depois de uma planta ou outro organismo morre, nenhum carbono-14 adicional deve ser incorporada seus tecidos, enquanto que já está presente deve decair a uma taxa constante.

A meia-vida de carbono-14 foi determinada pela sua co-descobridor, o químico D. Martin Kamen, para ser 5,730 ano, o que, em comparação com a idade da Terra, é um tempo curto, mas um tempo suficiente para a produção e decaimento de carbono -14 para atingir o equilíbrio.

No seu discurso apresentação Nobel, o método químico sueco Arne Westgren resumida Libby: "Porque a atividade dos átomos de carbono diminui a uma taxa conhecida, deve ser possível, através da medição da atividade remanescente, para determinar o tempo decorrido desde a morte, se isto ocorreu durante o período entre aproximadamente 500 e 30.000 anos atrás. "

Libby verificaram a exatidão de seu método, aplicando-a em amostras de abeto e árvores de pau-brasil, cuja idade já haviam sido encontrados pela contagem de seus anéis anuais e artefatos, tais como a madeira do barco funerário do faraó Sesóstris III , cujas idades já eram conhecidos. Ao medir a radioatividade da planta e animal material obtido globalmente a partir do Pólo Norte ao Pólo Sul, ele mostrou que o carbono-14 produzido pelo bombardeamento de raios cósmicos variou pouco com a latitude. Em 4 de março de 1947, Libby e seus alunos obteve a primeira determinação da idade com o carbono-14 técnica de datação. Ele também datada de envoltórios de linho dos Manuscritos do Mar Morto , pão de Pompéia soterrada pela erupção do Vesúvio (79 dC), o carvão vegetal a partir de um Stonehenge acampamento, e espigas de milho de um Novo México caverna, e ele mostrou que o último norte-americano era do gelo terminou cerca de 10.000 anos atrás, e não 25.000 anos atrás, como se acreditava anteriormente pelos geólogos. O caso mais divulgado e controvertidos de datação por radiocarbono é provavelmente a do Sudário de Turim , que os crentes reivindicação já cobriu o corpo de Jesus Cristo , mas o método de Libby aplicada por outros mostra-se de um período entre 1260 e 1390.

Em Libby indicação para o Prêmio Nobel, um cientista afirmou: "Raramente uma única descoberta na química tinha tal impacto sobre o pensamento em tantos campos da atividade humana. Raramente uma única descoberta suscitou grande interesse como público. "

Análise Química

O sistema de Libby utiliza a análise química para determinar a idade de materiais orgânicos com base no carbono-14 de conteúdo.

Para medir o carbono-14 em materiais antigos, Libby e sua equipe passaram cerca de três anos, 1946-49, o desenvolvimento de contadores Geiger muito sensíveis, que precisavam ser extremamente bem-blindado para eliminar a interferência da radiação de fundo.

Primeiro testado e calibrado com material encontrado em 4.000 anos de idade, tumbas egípcias, de datação por carbono foi usado em relíquias progressivamente mais velhos e mais velhos, e tornou-se uma ferramenta extremamente importante para os antropólogos, arqueólogos, geólogos e outros cientistas da terra.

Datação por carbono 14 é acreditado agora para ser exato para encontrar a idade de materiais de até 70.000 anos de idade, com uma margem de erro de cerca de 10 por cento.

Libby era filho de agricultores, teve tackle em sua equipe de futebol da escola, e pagou sua mensalidade da faculdade, trabalhando em uma fazenda de frutas Califórnia, onde seu trabalho era pregar juntos caixas de madeira de recém-colhido frutos.

Durante a Segunda Guerra Mundial, trabalhou com Harold C. Urey no Projeto Manhattan, em seguida, América-secreto para desenvolver armas atômicas, e mostrou que a radiação cósmica produz trítio.

Ele permaneceu um defensor ao longo da vida de bombas nucleares, oferecendo conselhos resumidos em um perfil de 1955 brilhando na revista Time como: "Vamos construí-los tão grande quanto pudermos, e construir tudo o que podemos. Então, a guerra vai se tornar inconcebível."

Ele também estudou química átomo quente, isótopo traçador trabalho e técnicas de rastreamento outros, eo uso de trítio natural em hidrologia e geofísica, e serviu por vários anos na Comissão de Energia Atômica dos EUA, onde ele defendia usos pacíficos da energia atômica.

Sua segunda esposa, físico nuclear Leona madeiras , foi a mulher de cima para trabalhar no Projeto Manhattan.

Seus amigos e alunos mais ousados chamou de "Wild Bill".

Pai: Ora Stocker Edward (fazendeiro, mudou o nome para Libby, b 2-Nov-1879). 
Mãe: Eva Rios de Maio (agricultor, b 21-Abr-1890, m 1907.). 
Brother: Elmer 
Brother: Raymond 
Irmã: Eva 
Irmã: Evelyn 
Esposa: Leonor Lucinda Hickey (professor de educação física, b 2-Apr-1912, m 1940, div de 1966, d 20-Jun-1992, duas filhas....) 
Filha: Janet Eva (twin, b 1945.) 
Filha: Susan Charlotte (twin, b 1945.) 
Esposa: Leona Madeiras (físico nuclear, b 9-Aug-1919, m 9-dezembro-1966, d 10-Nov-1986...) 
Filho: Peter Marshall (enteado, b de 1944.) 
Filho: John Marshall (enteado, b 1949.)