×
Koolstof-14
Eienskappe

Algemeen

Naam Koolstof-14
Protone 6
Neutrone 8
Kernspin 0+
Massa-oorskot 3019,893 keV

Status

Status radioaktief
Vervalvorm β-
Relatiewe voorkoms Spoor in die atmosfeer.

Navigasie

136C 147N
{\displaystyle \nwarrow } {\displaystyle \uparrow } {\displaystyle \nearrow }
{\displaystyle \leftarrow } 14CC {\displaystyle \rightarrow } 157N
{\displaystyle \swarrow } {\displaystyle \downarrow } {\displaystyle \searrow }
Lys van isotope

Koolstof-14 (146C) is 'n radioaktiewe isotoop van die element koolstof.

Dit word deur die kosmiese straling in klein hoeveelhede in die atmosfeer gevorm en dit word gebruik as 'n vorm van radiometriese datering om sekere organiese materiaal se ouderdom te bepaal. Dit is seker die bekendste metode om die ouderdom van organiese materiaal te bepaal tot ongeveer 90 000 jaar oud.

Om te verduidelik wat koolstof-14 is, net eers 'n agtergrond oor atome:

Alle materie bestaan uit atome. Atome het 'n kern in die middel waarom elektrone (negatief-gelaaide deeltjies) draai. 'n Atoom se kern bestaan uit protone (positiefgelaaide deeltjies) en neutrone (neutraal gelaai). Die atoomgetal van 'n atoom dui op die aantal protone van 'n atoom. Protone en neutrone word nukleone genoem. 'n Atoom met 'n neutrale lading het ewe veel protone(+) en elektrone(-). Verskillende elemente bevat verskillende hoeveelhede protone (en elektrone), bv: waterstof het 1 proton, koolstof het 6 protone, suurstof het 8, goud het 79 (kyk Periodieke tabel). Vir meer inligting oor atome, kyk die definisies hieronder:

Inhoud

  • Atoomgetal: Die aantal protone (en daarom elektrone) van 'n atoom.
  • Protone: Die positief-gelaaide deeltjies in 'n atoom. Dit kom in die middel van die atoom voor, in die atoomkern of atoomnukleus. Die aantal protone in die kern bepaal die chemiese eienskappe van 'n atoom asook watter chemiese element dit is. Bv. waterstof het 1 proton, koolstof het 6 protone, suurstof het 8, yster het 26 en goud het 79 (kyk Periodieke tabel)
  • Elektrone: Die negatief-gelaaide deeltjies wat om die kern van die atoom beweeg. 'n Atoom met 'n neutrale lading het dieselfde hoeveelheid protone en elektrone.
  • Ioon: 'n Atoom met 'n lading (verskillende hoeveelhede protone en elektrone). 'n Atoom met 'n negatiewe lading (het 'n elektron te veel), word 'n anioon genoem (omdat dit tot anodes aangetrokke is). 'n Atoom met 'n positiewe lading (het 'n elektron verloor), word 'n katioon genoem (omdat dit tot katodes aangetrokke is).
  • Neutrone: Is saam met die protone in die middel van die atoom. Neutrone het nie 'n positiewe of negatiewe lading nie en hulle doel is om te verseker dat die positief gelaaide protone mekaar nie wegstoot nie en daarom in die middel van die atoom bly. Gewoonlik is daar ongeveer dieselfde hoeveelheid protone as neutrone. Waterstof (H), met atoomgetal een (het slegs een proton), bevat gewoonlik nie neutrone nie. Dit is omdat daar nie verskillende protone is wat mekaar kan afstoot nie.
  • Atoomkern/nukleus: Bestaan uit die nukleone (protone en neutrone) en is in die middel van die atoom.
  • Nukleone: Die atoomkern, of atoomnukleus, bestaan uit nukleone. Dus word protone en neutrone ook nukleone genoem.
  • Atoommassa: Dit is die massa van een atoom. Hoe meer protone en neutrone daar is, hoe swaarder is die atoom.
  • Isotoop: Isotope is atome van dieselfde atoomgetal (aantal protone), maar met verskillende aantal neutrone. Bv. koolstof, met 6 protone, kan 6, 7 of 8 neutrone bevat. Die isotoop word aangedui met 'n boskrif, bv die koolstofisotoop wat die mees algemeenste voorkom is koolstof-12. Dit bevat 12 nukleune (6 protone + 6 neutrone) en word aangedui deur 12C. Indien koolstof 7 neutrone bevat, word dit 13C aangedui. Die aantal protone word soms aangedui as 'n voetskrif. Die volgende is voorbeelde:
    • Koolstof-14: 146C of slegs 14C (14 nukleone, 6 protone en 14-6=8 neutrone)
    • Yster-56: 5626Fe of slegs 56Fe (56 nukleone, 26 protone en 56-26=30 neutrone)
    • Neutron: 10n (1 nukleon, 0 protone en 1 neutron)
    • Proton: 11p (1 nukleon, 1 proton en 0 neutrone)

Koolstof het 6 protone en daar is drie isotope van koolstof wat natuurlik op aarde voorkom: 99% van die koolstof op aarde is koolstof-12 (6 neutrone), 1% is koolstof-13 (7 neutrone), en koolstof-14 (6 neutrone) wat in spoorhoeveelhede (baie klein hoeveelhede) voorkom.

Koolstof-14 word gevorm wanneer kosmiese strale in die boonste atmosfeer neutrone uit die nukleus van 'n atoom uitslaan. Hierdie uitgeslaande neutrone beweeg teen 'n baie vinnige spoed en bots teen gewone stikstof (14N) wat op 'n laer hoogte in die atmosfeer voorkom. Wanneer hierdie neutrone van die protone van die stikstof uitslaan, lei dit tot die vorming van koolstof-14:

7 14 N + 0 1 n 6 14 C + 1 1 p {\displaystyle \mathrm {^{14}_{7}N\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{6}^{14}C\ +\ _{1}^{1}p} } ('n neutron verplaas 'n proton)

In teenstelling met gewone koolstof-12 (12C), is koolstof-14 (14C) onstabiel (radio-aktief) en daarom begin dit stadig met die proses van radioaktiewe verval. Een van die protone van 14C verval en word 'n proton om weer stikstof (14N) te word. Tydens hierdie proses word energie vrygestel deur die volgende reaksie:

6 14 C 7 14 N + e + ν ¯ e {\displaystyle \mathrm {^{14}_{6}C\ \longrightarrow \ _{7}^{14}N\ +\ e^{-}\ +\ {\bar {\nu }}_{e}} }

Die halfleeftyd van 14C is ~5730 jaar. Die hoeveelheid 14C halveer dus elke 5730 jaar. Die volgende formule word gebruik vir halfleeftyd:

X = X 0 ( 1 2 ) t H L {\displaystyle X=X_{0}\left({\frac {1}{2}}\right)^{\frac {t}{HL}}}

Waar:

  • X: Konsentrasie na tyd t
  • X0: Konsentrasie aan die begin by tyd t=0
  • t: Tyd in jare
  • HL: Halfleeftyd – dit tyd wat dit neem sodat die konsentrasie halveer.

Dus, as t = HL, dan is:

X = X 0 ( 1 2 ) H L H L = X 0 ( 1 2 ) 1 = X 0 2 {\displaystyle X=X_{0}\left({\frac {1}{2}}\right)^{\frac {HL}{HL}}=X_{0}\left({\frac {1}{2}}\right)^{1}={\frac {X_{0}}{2}}}

Dus, na elke halfleeftyd halveer die konsentrasie.

Die volgende tabel demonstreer hoe die verval werk:

Aantal halfleeftye 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Aantal jaar (t) 0 5730 11460 17190 22920 28650 34380 40110 45840 51570 57300
Fraksie oor (X/X0) 1 0.5 0.25 0.125 0.0625 0.03125 0.015625 0.007813 0.003906 0.001953 0.000977
Fraksie oor (X/X0) 1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256 1/512 1/1024

Dus, na 10 halfleeftye (in koolstof-14 se geval is dit 57 300 jaar) is die konsentrasie minder as 'n duisendste van die oorspronklike konsentrasie.

'n Ander interessante aspek van koolstof-14 is dat omdat sy halfleeftyd relatief kort is, verminder die koolstof-14 relatief vinnig tot baie klein konsentrasies wat 'n mens nie akkuraat kan meet nie. Daar word egter vandag koolstof-14 in diamante en dinosourusbene gevind (kyk en ) deur die mense wat alle natuurwetenskappe probeer diskrediteer deur totaal onsinnige toetse te doen. Daardie mense beweer dat, volgens die koolstof-14-metode, die hele geologiese kolom minder as 250 000 jaar oud is. Dit is gebaseer op 'n verkeerde verstaan van die koolstofdateringsmetode en strook nie met hoofstroomgeologie nie.

Dit is dus onsinnig om die koolstofmetode te probeer gebruik om dinosourusfossiele en diamante se ouderdomme te bepaal. Sommige mense (soos Jong Aarde Kreasioniste) doen dit net om hul fundamentalistiese geloof in die wetenskap in te smokkel deur onwaarhede oor die metode te vertel.


'n Kalibrasiekromme wat gebruik word om die koolstof-14-meting in kalenderjare om te sit

Die produksie van die radio-isotoop was — in teenstelling tot die vervalproses — in die geskiedenis nie altyd dieselfde gewees nie. Die hoeveelheid koolstof-14 in lewende dinge word bepaal deur die hoeveelheid koolstof-14 in die atmosfeer. Dit is een van die probleme met radiometriese dateringsmetodes, want niemand weet presies wat die aanvangskonsentrasie van koolstof-14 in die atmosfeer was toe die lewende organisme gesterf het nie. Die probleem word deur die spesialiste oorkom deur die ouderdom wat verkry word, te vergelyk met voorbeelde uit bekende ouderdomme en dan 'n kalibrasie-kurwe te gebruik om 'n definitiewe ouderdom vas te stel.

'n Belangrike bron van vergelykingsmateriaal is die groeiringe wat in die hout van bome aangetref word. Die studie hiervan word dendrochronologie genoem. Dis moontlik om te bepaal uit watter jaar 'n bepaalde ring stam. Indien van die hout van hierdie ring 'n koolstof-14-konsentrasie bepaal word, lewer dit 'n kalibrasiepunt op. Die kalibrasiekromme is amper 'n reguit lyn, maar dit bevat afwykings wat die geskiedkundige veranderings in die produksie weerspieël. Hierdie afwykings lyk lukraak, maar hulle is in die verlede vasgelê en verander nie meer nie. Om hierdie gegewens as kalibrasie te gebruik, word nie-parametriese Bayesiaanse statistiek toegepas.

  1. Om die ouderdom van iets te bepaal, moet die hoeveelheid koolstof-14 bekend wees en die aanvangshoeveelheid koolstof-14 (by tyd t=0) aangeneem word en moet die boonste formule soos volg herrangskik word:
    X = X0(1/2)t/HL
    X/X0 = (1/2)t/HL
    log(X/X0) = log(1/2)t/HL
    log(X/X0) = (t/HL)log(1/2) (kyk logaritme)
    t/HL = log(X/X0)/log(1/2)
  2. Die volgende is 'n lys van tipiese halfleeftye
    • koolstof-14 (14C) wat na stikstof-14 (14N) verval met ’n halfleeftyd van 5 730 jaar
    • kalium-40 (40K) wat na argon-40 (40Ar) verval met ’n halfleeftyd van 1.31 miljard jaar
    • uraan-238 (238U) wat na lood-206 (206Pb) verval met ’n halfleeftyd van 4.47 miljard jaar
    • rubidium-87 (87Rb) wat na stronsium-87 (87Sr) verval met ’n half-leeftyd van 49 miljard jaar


    Ligter:
    koolstof-13
    Koolstof-14 is 'n
    isotoop van koolstof
    Swaarder:
    koolstof-15
    Vervalproduk van:
    boor-14, stikstof-18
    Vervalketting
    van koolstof-14
    Verval na:
    stikstof-14

    Publikasie datum: Augustus 08, 2021

    koolstof, eienskappe, algemeennaam, protone, neutrone, kernspin, massa, oorskot, 3019, statusstatus, radioaktief, vervalvorm, relatiewe, voorkoms, spoor, atmosfeer, navigasie136, displaystyle, nwarrow, displaystyle, uparrow, displaystyle, nearrow, displaystyle. Eienskappe AlgemeenNaam Koolstof 14 Protone 6 Neutrone 8 Kernspin 0 Massa oorskot 3019 893 keV 1 StatusStatus radioaktief Vervalvorm b 1 Relatiewe voorkoms Spoor in die atmosfeer Navigasie136 C 147 N displaystyle nwarrow displaystyle uparrow displaystyle nearrow displaystyle leftarrow 14C C displaystyle rightarrow 157 N displaystyle swarrow displaystyle downarrow displaystyle searrow Lys van isotope Koolstof 14 146 C is n radioaktiewe isotoop van die element koolstof Dit word deur die kosmiese straling in klein hoeveelhede in die atmosfeer gevorm en dit word gebruik as n vorm van radiometriese datering om sekere organiese materiaal se ouderdom te bepaal Dit is seker die bekendste metode om die ouderdom van organiese materiaal te bepaal tot ongeveer 90 000 jaar oud Om te verduidelik wat koolstof 14 is net eers n agtergrond oor atome Alle materie bestaan uit atome Atome het n kern in die middel waarom elektrone negatief gelaaide deeltjies draai n Atoom se kern bestaan uit protone positiefgelaaide deeltjies en neutrone neutraal gelaai Die atoomgetal van n atoom dui op die aantal protone van n atoom Protone en neutrone word nukleone genoem n Atoom met n neutrale lading het ewe veel protone en elektrone Verskillende elemente bevat verskillende hoeveelhede protone en elektrone bv waterstof het 1 proton koolstof het 6 protone suurstof het 8 goud het 79 kyk Periodieke tabel Vir meer inligting oor atome kyk die definisies hieronder Inhoud 1 Definisies 2 Vorming van C 14 3 Verval 4 Kalibrasie 5 Voetnotas 6 Ander bronneDefinisies WysigAtoomgetal Die aantal protone en daarom elektrone van n atoom Protone Die positief gelaaide deeltjies in n atoom Dit kom in die middel van die atoom voor in die atoomkern of atoomnukleus Die aantal protone in die kern bepaal die chemiese eienskappe van n atoom asook watter chemiese element dit is Bv waterstof het 1 proton koolstof het 6 protone suurstof het 8 yster het 26 en goud het 79 kyk Periodieke tabel Elektrone Die negatief gelaaide deeltjies wat om die kern van die atoom beweeg n Atoom met n neutrale lading het dieselfde hoeveelheid protone en elektrone Ioon n Atoom met n lading verskillende hoeveelhede protone en elektrone n Atoom met n negatiewe lading het n elektron te veel word n anioon genoem omdat dit tot anodes aangetrokke is n Atoom met n positiewe lading het n elektron verloor word n katioon genoem omdat dit tot katodes aangetrokke is Neutrone Is saam met die protone in die middel van die atoom Neutrone het nie n positiewe of negatiewe lading nie en hulle doel is om te verseker dat die positief gelaaide protone mekaar nie wegstoot nie en daarom in die middel van die atoom bly Gewoonlik is daar ongeveer dieselfde hoeveelheid protone as neutrone Waterstof H met atoomgetal een het slegs een proton bevat gewoonlik nie neutrone nie Dit is omdat daar nie verskillende protone is wat mekaar kan afstoot nie Atoomkern nukleus Bestaan uit die nukleone protone en neutrone en is in die middel van die atoom Nukleone Die atoomkern of atoomnukleus bestaan uit nukleone Dus word protone en neutrone ook nukleone genoem Atoommassa Dit is die massa van een atoom Hoe meer protone en neutrone daar is hoe swaarder is die atoom Isotoop Isotope is atome van dieselfde atoomgetal aantal protone maar met verskillende aantal neutrone Bv koolstof met 6 protone kan 6 7 of 8 neutrone bevat Die isotoop word aangedui met n boskrif bv die koolstofisotoop wat die mees algemeenste voorkom is koolstof 12 Dit bevat 12 nukleune 6 protone 6 neutrone en word aangedui deur 12C Indien koolstof 7 neutrone bevat word dit 13C aangedui Die aantal protone word soms aangedui as n voetskrif Die volgende is voorbeelde Koolstof 14 146C of slegs 14C 14 nukleone 6 protone en 14 6 8 neutrone Yster 56 5626Fe of slegs 56Fe 56 nukleone 26 protone en 56 26 30 neutrone Neutron 10n 1 nukleon 0 protone en 1 neutron Proton 11p 1 nukleon 1 proton en 0 neutrone Vorming van C 14 WysigKoolstof het 6 protone en daar is drie isotope van koolstof wat natuurlik op aarde voorkom 99 van die koolstof op aarde is koolstof 12 6 neutrone 1 is koolstof 13 7 neutrone en koolstof 14 6 neutrone wat in spoorhoeveelhede baie klein hoeveelhede voorkom Koolstof 14 word gevorm wanneer kosmiese strale in die boonste atmosfeer neutrone uit die nukleus van n atoom uitslaan Hierdie uitgeslaande neutrone beweeg teen n baie vinnige spoed en bots teen gewone stikstof 14N wat op n laer hoogte in die atmosfeer voorkom Wanneer hierdie neutrone van die protone van die stikstof uitslaan lei dit tot die vorming van koolstof 14 7 14 N 0 1 n 6 14 C 1 1 p displaystyle mathrm 14 7 N 0 1 n longrightarrow 6 14 C 1 1 p n neutron verplaas n proton dd Verval WysigIn teenstelling met gewone koolstof 12 12C is koolstof 14 14C onstabiel radio aktief en daarom begin dit stadig met die proses van radioaktiewe verval Een van die protone van 14C verval en word n proton om weer stikstof 14N te word Tydens hierdie proses word energie vrygestel deur die volgende reaksie 6 14 C 7 14 N e n e displaystyle mathrm 14 6 C longrightarrow 7 14 N e bar nu e Die halfleeftyd van 14C is 5730 jaar Die hoeveelheid 14C halveer dus elke 5730 jaar Die volgende formule word gebruik vir halfleeftyd X X 0 1 2 t H L displaystyle X X 0 left frac 1 2 right frac t HL dd Waar 2 X Konsentrasie na tyd t X0 Konsentrasie aan die begin by tyd t 0 t Tyd in jare HL Halfleeftyd dit tyd wat dit neem sodat die konsentrasie halveer Dus as t HL dan is X X 0 1 2 H L H L X 0 1 2 1 X 0 2 displaystyle X X 0 left frac 1 2 right frac HL HL X 0 left frac 1 2 right 1 frac X 0 2 dd Dus na elke halfleeftyd halveer die konsentrasie Die volgende tabel demonstreer hoe die verval werk Aantal halfleeftye 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Aantal jaar t 0 5730 11460 17190 22920 28650 34380 40110 45840 51570 57300Fraksie oor X X0 1 0 5 0 25 0 125 0 0625 0 03125 0 015625 0 007813 0 003906 0 001953 0 000977Fraksie oor X X0 1 1 2 1 4 1 8 1 16 1 32 1 64 1 128 1 256 1 512 1 1024 Dus na 10 halfleeftye in koolstof 14 se geval is dit 57 300 jaar is die konsentrasie minder as n duisendste van die oorspronklike konsentrasie n Ander interessante aspek van koolstof 14 is dat omdat sy halfleeftyd relatief kort is 3 verminder die koolstof 14 relatief vinnig tot baie klein konsentrasies wat n mens nie akkuraat kan meet nie Daar word egter vandag koolstof 14 in diamante en dinosourusbene gevind kyk Diamonds a creationist s best friend en Radiocarbon in dino bones deur die mense wat alle natuurwetenskappe probeer diskrediteer deur totaal onsinnige toetse te doen Daardie mense beweer dat volgens die koolstof 14 metode die hele geologiese kolom minder as 250 000 jaar oud is Dit is gebaseer op n verkeerde verstaan van die koolstofdateringsmetode en strook nie met hoofstroomgeologie nie Dit is dus onsinnig om die koolstofmetode te probeer gebruik om dinosourusfossiele en diamante se ouderdomme te bepaal Sommige mense soos Jong Aarde Kreasioniste doen dit net om hul fundamentalistiese geloof in die wetenskap in te smokkel deur onwaarhede oor die metode te vertel Kalibrasie Wysig n Kalibrasiekromme wat gebruik word om die koolstof 14 meting in kalenderjare om te sit Die produksie van die radio isotoop was in teenstelling tot die vervalproses in die geskiedenis nie altyd dieselfde gewees nie Die hoeveelheid koolstof 14 in lewende dinge word bepaal deur die hoeveelheid koolstof 14 in die atmosfeer Dit is een van die probleme met radiometriese dateringsmetodes want niemand weet presies wat die aanvangskonsentrasie van koolstof 14 in die atmosfeer was toe die lewende organisme gesterf het nie Die probleem word deur die spesialiste oorkom deur die ouderdom wat verkry word te vergelyk met voorbeelde uit bekende ouderdomme en dan n kalibrasie kurwe te gebruik om n definitiewe ouderdom vas te stel n Belangrike bron van vergelykingsmateriaal is die groeiringe wat in die hout van bome aangetref word Die studie hiervan word dendrochronologie genoem Dis moontlik om te bepaal uit watter jaar n bepaalde ring stam Indien van die hout van hierdie ring n koolstof 14 konsentrasie bepaal word lewer dit n kalibrasiepunt op Die kalibrasiekromme is amper n reguit lyn maar dit bevat afwykings wat die geskiedkundige veranderings in die produksie weerspieel Hierdie afwykings lyk lukraak maar hulle is in die verlede vasgele en verander nie meer nie Om hierdie gegewens as kalibrasie te gebruik word nie parametriese Bayesiaanse statistiek toegepas Voetnotas Wysig 1 0 1 1 The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties G Audi O Bersillon J Blachot A H Wapstra IUPAC Om die ouderdom van iets te bepaal moet die hoeveelheid koolstof 14 bekend wees en die aanvangshoeveelheid koolstof 14 by tyd t 0 aangeneem word en moet die boonste formule soos volg herrangskik word X X0 1 2 t HL X X0 1 2 t HL log X X0 log 1 2 t HL log X X0 t HL log 1 2 kyk logaritme t HL log X X0 log 1 2 dd Die volgende is n lys van tipiese halfleeftye koolstof 14 14C wat na stikstof 14 14N verval met n halfleeftyd van 5 730 jaar kalium 40 40K wat na argon 40 40Ar verval met n halfleeftyd van 1 31 miljard jaar uraan 238 238U wat na lood 206 206Pb verval met n halfleeftyd van 4 47 miljard jaar rubidium 87 87Rb wat na stronsium 87 87Sr verval met n half leeftyd van 49 miljard jaarAnder bronne WysigKalibrering van datums Ligter koolstof 13 Koolstof 14 is n isotoop van koolstof Swaarder koolstof 15Vervalproduk van boor 14 stikstof 18 Vervalketting van koolstof 14 Verval na stikstof 14Ontsluit van https af wikipedia org w index php title Koolstof 14 amp ol,