chimica-online.it

Carbonio-14

Che cosa è il carbonio-14?

Vuoi sapere che cos'è il carbonio-14?

Sei curioso di sapere perché il carbonio-14 è così importante?

Se si continua pure con la lettura dell'articolo.

Il carbonio-14 (o radiocarbonio) è un isotopo del carbonio.

È un nuclide radioattivo ed è presente solo in tracce avendo una abbondanza isotopica inferiore al 10-12%.

Il suo numero atomico Z è 6 mentre il suo numero di massa A è 14. È quindi formato da:

Protoni e neutroni sono collocati nel nucleo dell'atomo, mentre gli elettroni gravitano attorno al nucleo atomico secondo lo schema semplificato di seguito rappresentato:

carbonio-14

Rappresentazione del carbonio-14.

Inoltre, se per un generico atomo X avente numero atomico Z e numero di massa A, scriveremo:

numero atomico numero di massa

allora per l'atomo di carbonio-14 si avrà:

rappresentazione carbonio-14

L'importanza del carbonio-14

L'importanza del carbonio-14 risiede nel fatto che tale isotopo, essendo radioattivo, viene impiegato - in campo archeologico - per la datazione dei materiali organici.

Il carbonio-14 viene prodotto continuamente nell'altra atmosfera per azione della componente neutronica dei raggi cosmici secondo la reazione:

14N + n → 14C + p

La 14CO2 - cioè l'anidride carbonica con 14C - così prodotta, si mescola alla CO2 normale del ciclo atmosfera-biosfera-idrosfera.

Il risultato è che il carbonio delle sostanze organiche viventi contiene una quantità fissa e costante di 14C radioattivo corrispondente a 13,56 disintegrazioni al minuto per grammo di carbonio.

Ogni materiale organico vivente conterrà dunque una percentuale fissa e costante di 14C sino a che esisterà uno scambio con l'ambiente circostante, al cessare del quale (morte nel caso di vegetali o animali, isolamento del sistema nel caso di una sostanza inorganica) la quantità di 14C andrà progressivamente diminuendo secondo la legge del decadimento radioattivo.

Misura del contenuto in carbonio-14

Il decadimento del 14C avviene per emissione di elettrone e formazione di 14N secondo la reazione:

14C → 14N + e + antineutrino + 156,476 keV

È appunto su questo decadimento che che sono basati i metodi di misura del 14C.

Si misura cioè, del campione in esame, la quantità di radioattività residua rispetto a quella iniziale e da essa si ricava l'età del campione medesimo.

In altre parole, in seguito alla morte dell'organismo (vegetale o animale) la quantità di 14C si riduce regolarmente, dimezzandosi ogni 5730 anni (emivita del carbonio-14). Nella trattazione dell'argomento bisogna inoltre tenere conto che la decomposizione dei nuclei degli atomi radioattivi (e quindi del 14C) è una tipica reazione del primo ordine.

È quindi sufficiente determinare - tramite un opportuno contatore - la radioattività residua del 14C presente nel campione organico, per stabilire l'età del campione stesso.

L'analisi al carbonio-14 si presta per datare reperti di origine organica con età relativamente breve (non superiore a 60000 anni).

Per reperti ancora più antichi e per le rocce, si ricorre alla determinazione della radioattività di altri isotopi, primo tra tutti il 40K, che ha un tempo di dimezzamento superiore a 1 miliardo di anni.

Esercizio

L'attività del 14C del legno di una tomba egiziana è di 7,26 disintegrazioni al minuto per grammo di campione.

Essendo noto che il periodo di dimezzamento del 14C è di 5730 anni e che 1 g di campione di legno attuale ha un'attività del 14C uguale a 13 disintegrazioni al minuto, calcolare l'età approssimativa del campione.

La soluzione dell'esercizio la trovi qui: analisi al carbonio-14.

Link correlati:

Qual è il numero di massa del carbonio?

carbonio-12

acceleratore di particelle

Becquerel (unità di misura)

reattore nucleare

trizio

contatore Geiger

Curie (unità di misura)

Studia con noi