Kol 14 Dating Vykort

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. Den 27 februari 1940 upptäcktes kol-14 av Martin Kamen och Sam Ruben vid det kaliforniska strålningslaboratoriets Universiteten i Berkeley, trots att Franz Kurie 1934 hade föreslagit att det skulle finnas ett sådant.[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 1 del per biljon (0,000000001 procent) av kolet i atmosfären. Halveringstiden för kol- 14 är 5 730±40 år. Det sönderfaller i kväve-14 genom betanedbrytning[3] Den moderna radiokolekylstandarden[4] har en aktivitet på cirka 14 sönderfall per minut (dpm) per gram kol.[5] Den atommassa kol-14 som erhålls är cirka 14,003241 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 från 3-bildning under kärntest 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 övre lagrar av troposfären 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 som blir resultatet (1n) deltar i följande reaktion: 1n + 14N → 14C + 1H Den högsta kolproduktionen sker i ställe på höjder mellan 9 och 15 km (30 000 till 50 000 ft) och vid höga geomagnetiska latituder, men kolet-14 blandas lätt och blir jämnt fördelat i hela atmosfären och reagerar med syre för att bilda kol dioxid. 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 passerar sedan genom radioaktivt betanedfall. Genom att avge en elektron och en elektronantineutrino sönderfaller kol-14 (halveringstid på 5730 år) i det stabila (icke-radioaktiva) isotopkvävet-14. Inventeringen av kol-14 i jordens biosfär är cirka 300 miljoner Curies, varav de flesta finns i haven.[6] [Redigera] Radiocarbon-datering Huvudartikel: Radiokosdatering Radiocarbon-datering är en radiometrisk dateringsmetod som användor (14C) för att bestämma 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 kärnsprängningar Atmosfärisk 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 inträffade i flera land mellan 1955 och 1980 (se kärnvapenprovlistan) ökade dramatiskt mängden kol-14 i atmosfären och därefter i biosfären. Efter det att testerna avslutats började isotopens atmosfärkoncentration att minska. En bieffekt av förändringen i atmosfärens kol-14 är att detta gör det möjligt att fastställa födelseåret för en individ: Mängden kol-14 i tand-emel mäts med acceleratormasspektrometri och jämförs med tidigare atmosfäriska kol-14-koncentrationer. 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 i öga. Genomskinliga proteiner som kallas linskristalliner som produceras under det första levnadsåret är oförändrade efteråt, så att mätning av kol- 14- koncentrationerna 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 det förhållande som påträffas i levande organismer och mängder som är jämförbara med en skenbar ålder på 40 000 år för oljor med de högsta kolnivåerna-14).[14] Detta kan tyda på att små mängder bakterier, underjordiska strålningskällor, kan förorena 14N(n,p) 14C-reaktionen. direkt uransöndring (även om rapporterade uppmätta förhållanden på 14C/U i uranhaltig malm[15] skulle innebära ungefär 1 uranatom för varannan kolatomer för att orsaka förhållandet 14C/12C, som mäts i storleksordningen 10-15), eller andra okända sekundära källor för 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. Betasöndringarna från detta interna radiokol bidrar med cirka 0,01 mSv per år (1 mrem per år) till varje persons dos av joniserande strålning.[18] Detta är litet jämfört med doserna från kalium- 40 (0,39 mSv per 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. I händelse av H. Pylori- infektionen bryter det bakteriella ureasenzymet ned urea till ammoniak och radioaktivt märkt koldioxid, vilket kan upptäckas genom att man räknar ner utandningsluften i låg grad.[19] 14- C urea utandningstestet har till stor del ersatts av 13- C urea utandningstestet som inte har några strålningsproblem.