Kol 14 Dating Runt Klistermärke

Kol-14, 14C eller radiokol är en radioaktiv isotoper av kol med en kärna som innehåller 6 proton och 8 neutroner. Förekomsten av ämnet i organiska material är grunden för den metod som används för att beräkna radiokol fram till i dag genom arkeologiska, geologiska och hydrogeologiska prover. Carbon-14 upptäcktes den 27 februari 1940 av Martin Kamen och Sam Ruben vid det kaliforniska strålningslaboratoriets Universiteten i Berkeley, trots att Franz Kurie 1934 hade föreslagit att det skulle finnas.[2] Det finns tre naturligt förekommande isotoper av kol på jorden: 99 procent av kolet är kol-12, 1 procent är kol-13 och kol-14 förekommer i spårmängder, t.ex. skapar upp så mycket som en del per biljon (0,00000001 procent) av kolet i atmosfären. Halveringstiden för kol- 14 är 5 730±40 år. Det sönderfaller till kväve-14 genom betanedbrytning[3]. Den moderna normen för radiokol[4] har en aktivitet på cirka 14 sönderfall per minut (dpm) per gram kol[5]. Kol-14 har en atommassa på omkring 14 003 241 amu. Olika isotoper av kol skiljer sig inte märkbart åt i det kemiska egendomen. Detta används i kemisk forskning i en teknik som kallas kolmärkning: vissa kol-12-atomer i en given förening ersätts med kol-14-atomer (eller vissa kol-13-atomer) för att spåra dem längs kemiska reaktioner som berör den givna substansen. Innehåll [göm] 1 Ursprung och radioaktivt sönderfall 2 Radiokol med 3-bildning under kärntekniska tester 4 Förekomst 4.1 I fossila bränslen 4.2 I människokroppen 5 Se även 6 Referenser 7 Ytterligare avläsning 8 Externa länkar [redigera] Ursprung och radioaktivt sönderfall Kol-14 produceras i troposfärens övre lagrar och stratosfären genom termiska neutroner som absorberas av kväveatomer. När kosmisk strålning kommer in i atmosfären genomgår de olika omvandlingar, inklusive framställning av neutroner. De neutroner (1n) som uppstår deltar i följande reaktion: 1n + 14N → 14C + 1H Den högsta kolproduktionen tar ställe på 9-15 km (30 000-50 000 ft) och vid höga geomagnetiska latituder, men kol-14 blandas och blir jämnt fördelade är jämnt fördelad i hela atmosfären och reagerar med syre för att bilda radioaktiv koldioxid. Koldioxiden upplöses också i vatten och tränger därmed igenom haven. Kol- 14 kan också bildas i is genom snabba neutroner som orsakar spallationsreaktioner i syre. Carbon-14 går sedan genom radioaktivt betavsöndring. Genom att avge en elektron och en elektronantineutrino sönderfaller kol- 14 (halveringstid på 5730 år) till den stabila (icke- radioaktiva) isotopkväve- 14. Inventeringen av kol-14 i jordens biosfär är cirka 300 miljoner Curies, varav de flesta finns i haven.[6] [Redigera] Radiocarbon-datering Huvudartikel: Radiocarbon-datering är en radiometrisk dateringsmetod som användor (14C) använder för att fastställa åldern på karbonatmaterial upp till cirka 60 000 år. Tekniken utvecklades av Willard Libby och hans kolleger 1949[7] under hans ämbetsperiod som professor vid Chicagoos Universiteten. Libby uppskattade att radioaktiviteten av utbytbart kol- 14 skulle vara cirka 14 sönderfall per minut (dpm) per gram. 1960 tilldelades han Nobelpriset i kemi för detta arbete. En av de ofta förekommande användorna av tekniken är hittills organiska rester från arkeologiska platser. Växter binder atmosfärisk kol under fotosyntesen, så nivån 14C i växter och djur när de dör motsvarar ungefär 14C-halten i atmosfären vid den tidpunkten. Därefter minskar det dock från radioaktivt förfall, vilket gör det möjligt att uppskatta datum för dödsfall eller fixering. Den ursprungliga 14C-nivån för beräkningen kan antingen uppskattas, eller jämföras direkt med kända årsdata från träd-ring (dendrokronologi) till 10 000 år sedan, eller från grottfyndigheter (speleteter) till cirka 45 000 år gamla. En beräkning eller (mer exakt) en direkt jämförelse med träd ring eller kolhalt 14 från avlagringar av grottor, ge, virket eller djurprovet från bildningen. Tekniken har begränsningar i den moderna industriella tidsåldern på grund av att fossila bränslen (som har lite kol-14) har släppts ut i atmosfären i stora mängder under de senaste århundradena. [Redigera] Bild under kärnvapenprov Atmospheric 14C, Nya Zeeland[8] och Österrike[9]. Den nyzeeländska kurvan är representativ för södra halvklotet, den österrikiska kurvan är representativ för norra halvklotet. Atmosfäriska kärnvapenprov fördubblade nästan koncentrationen av 14C i norra halvklotet [10].De ovan-markbaserade kärnvapenprov som utfördes i flera land mellan 1955 och 1980 (se kärnvapenprovlistan) ökade dramatiskt mängden kol-14 i atmosfären och därefter i biosfären. Efter testerna upphörde isotopkoncentrationerna i atmosfären Påven började minska. En bieffekt av förändringen av atmosfärens kol-14 är att detta gör det möjligt att fastställa en individs födelseår: mängden kol-14 i tandamel mäts med gasmassspektrometri och jämförs med tidigare atmosfärisk kol-14-koncentration. Eftersom tänder bildas vid en viss ålder och därefter inte utbyter kol, gör denna metod det möjligt att bestämma åldern inom 1,6 år. Denna metod är endast avsedd för personer födda efter 1943[11][12] och det måste vara känt om individen levde i norra eller södra halvklotet när tanden skulle ha bildats. En alternativ dateringsmetod bygger på linsen från öga. Genomskinliga proteiner som kallas linskristalliner som produceras under det första levnadsåret är oförändrade efteråt, så att mätning av kol-14-koncentrationer där kan ge en bild av födelsetiden. De främsta tekniska begränsningarna är att människan måste ha fötts efter 1950, linsen måste avlägsnas medan subjekt lever eller inom tre dagar efter döden innan den dör för mycket, och individen kan inte ha överlevt främst på fisk och skaldjur.[13] [redigera] Förekomst [redigera] I fossila bränslen De flesta kemikalier som människan har gjort är tillverkade av fossila bränslen, såsom petroleum eller kol, där kol-1 Det borde ha varit för länge sedan. Sådana fyndigheter innehåller emellertid ofta spårmängder av kol-14 (som varierar avsevärt, men varierar mellan 1 % av den andel som finns i levande organismer och mängder som är jämförbara med en skenbar ålder på 40 000 år för oljor med de högsta kolhalterna [14]).[14] Detta kan tyda på en eventuell kontaminering med små mängder bakterier, underjordiska strålkällor som orsakar 14N(n,p) 14C-reaktionen, direkt uransöndring (även om rapporterade uppmätta förhållanden på 14C/U i uranhaltiga malmer[15] skulle innebära ungefär 1 uranatom för vartannat kolatomer för att orsaka 14C/12C-förhållandet, uppmätt enligt ordningen 1 0-15) eller andra okända sekundära källor till produktion av kol-14. Förekomsten av kol-14 i den isotopiska namnteckning av ett prov av kolhaltigt material kan tyda på att det är förorenat av biogena källor eller att radioaktivt material i de omgivande geologiska strata dör. I samband med byggnaden av Borexino solneutrino-observatoriet erhölls petroleumråmaterial (för syntetisering av primärscintillant) med lågt 14C innehåll. I Borexino Counting Test Facility fastställdes ett förhållande på 14C/12C på 1,94x10-18.[16] Reaktioner ansvariga för varierade nivåer på 14C i olika petroleumförråd och de lägre 14C- nivåerna i metan har diskuterats av Bonvicini m.fl.[17] [redigera] I människokroppen. Alla källor till livsmedel kommer från växter, det kol som våra kroppar består av innehåller kol-14 i samma koncentration som atmosfären. Betavsöndringarna från detta interna radiokol bidrar med cirka 0,01 mSv/år (1 m/år) till varje persons dos av joniserande strålning.[18] Detta är litet jämfört med doserna från kalium- 40 (0,39 mSv/ år) och radon (variabel). Carbon- 14 kan användas som radioaktiv spårämne i medicin. I den initiala varianten av utandningstestet på urea matas ett diagnostiskt test för Helicobacter pylori, urea märkt med cirka 37 kBq (1,0 µCi) kol- 14 hos en patient. Vid en H. pylori- infektion bryter det bakteriella ureasenzymet ned urea till ammoniak och radioaktivt märkt koldioxid, vilket kan upptäckas genom att man räknar ner patientens utandningsluft i låg grad.[19] 14- C urea utandningstestet har till stor del ersatts av 13- C urea utandningstestet som inte har några strålningsproblem.