كربون-14

الكربون-14 في الفيزياء (بالإنجليزية:Carbon-14 أو ¹⁴C ) هو نظير مشع للكربون تحتوي نواته على 6 بروتونات و 8 نيوترونات . وهو يوجد طبيعيا في المواد العضوية 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 و عينات جيولوجية. اكتشف الكربون-14 عام 1940^[1]

توجد من الكربون ثلاثة نظائر طبيعيا علي الأرض : 99 % منها كربون-12 و 1 % كربون-13 و آثار من الكربون-14 ، أي نحو 1 /ترليون (0.0000000001%) . في الهواء . ويبلغ عمر النصف للكربون-14 5,730±40 سنة ، حيث يتحلل إلى النيتروجين-14 عن طريق تحلل بيتا. ^[2]

ومصدر وجود الكربون-14 في جو الأرض هو الأشعة الكونية التي تتفاعل مع النيتروجين في الجو وتنتجه . 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.

مصدره وتحلله [عدل]

1: تكون الكربون-14
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 و ستراتوسفير 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 .

$\mathrm{~^{14}_{6}C}\rightarrow\mathrm{~^{14}_{7}N}+ e^- + \bar{\nu}_e$

في تحلل بيتا يصدر الكربون-14 1 إلكترون من النواة و مضاد 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 E Bq), يوجد معظمها في المحيطات . ^[3]

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. ^[4]

تقدير عمر الأحفورات بواسطة الكربون-14 [عدل]

مقال تفصيلي :تأريخ بالكربون المشع

يستخدم الكربون-14 في تقدير عمر الصخور والطبقات الأرضية و الأحفورات وبالتالي هي طريقة لتقدير عمر نباتات 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 ولكل 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 : U

$N = N_0\,e^{-t/ \tau},$

حيث:

$\frac{N}{ N_0} = 4/14 \approx 0.286,$

$\tau = \frac{T_{1/2}}{\ln 2} \approx 8267$ years,

$t = -\tau\,\ln\frac{N}{ N_0} \approx 10360$ years.

المراجع [عدل]

^ 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): 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". Argonne National Laboratory, EVS. August 2005. http://www.ead.anl.gov/pub/doc/carbon14.pdf.
^ Ramsey, C. Bronk (2008). "Radiocarbon Dating: Revolutions in Understanding". Archaeometry 50 (2): 249–275. doi:10.1111/j.1475-4754.2008.00394.x.

وصلات خارجية [عدل]

المراجع [عدل]

[1] 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): 584–590. Bibcode 1963Sci...140..584K. doi:10.1126/science.140.3567.584. PMID 17737092.

[2] {{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}}

[3] "Human Health Fact Sheet - Carbon 14". Argonne National Laboratory, EVS. August 2005. http://www.ead.anl.gov/pub/doc/carbon14.pdf.

[4] Ramsey, C. Bronk (2008). "Radiocarbon Dating: Revolutions in Understanding". Archaeometry 50 (2): 249–275. doi:10.1111/j.1475-4754.2008.00394.x.

[1]

[2]

[3]

[4]

كربون-14

محتويات

مصدره وتحلله [عدل]

تقدير عمر الأحفورات بواسطة الكربون-14 [عدل]

اقرأ أيضا [عدل]

المراجع [عدل]

وصلات خارجية [عدل]

المراجع [عدل]

قائمة التصفح

أدوات شخصية

المتغيرات

فضاءات التسمية

بحث

أفعال

معاينة

الموسوعة

إبحار

المشاركة والمساعدة

طباعة وتصدير

صندوق الأدوات

بلغات أخرى