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碳14

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碳-14是碳元素的一種具放射性的同位素,它是通過宇宙射線撞擊空氣中的氮原子所產生。碳-14原子核由6個質子和8個中子組成。其半衰期約為5,730±40年,衰變方式為β衰變,碳-14原子轉變為氮-14原子。

目錄

簡介

1940年,美國科學家馬丁·卡門(Martin Kamen)與同事山姆·魯賓(Sam Ruben)在美國勞倫斯伯克利國家實驗室發現碳-14。 而後時任芝加哥大學教授威拉得·利比(Willard Libby)應用碳-14發明了碳-14年代測定法並獲得1960年諾貝爾化學獎。 該測定法利用有機材料中含有碳-14這一特性,根據它可以確定考古學、地質學和水文地質學樣本的大致年代,其最大測算不超過6萬年(而且沒有參照的情況下誤差較大)。碳-14是 自然界中碳元素有三種同位素,即穩定同位素C、C和放射性同位素C。 C的半衰期為5730年,C的應用主要有兩個方面:一是在考古學中測定生物死亡年代,即放射性測定年代法 的一種,其他常用的還有鉀-氬法測定,鉀-氬法測定,熱釋光測定等;二是以C標記化合物為示蹤劑,探索化學和生命科學中的微觀運動。在地球上有99%的碳以碳-12的形式存在,有大約1%的碳以碳-13的形式存在,只有兆分之一(0.0000000001%)是碳-14,存在於大氣中,由大氣中氮與宇宙射線作用生成,其豐度基本保持不變,是生物圈中碳-14的來源

評價

由於其半衰期達5,730年,且碳是有機物的元素之一,我們可以根據死亡生物體的體內殘餘碳-14成分來推斷它的存在年齡。生物在生存的時候,由於需要呼吸,其體內的碳14含量大致不變,生物死去後會停止呼吸,此時體內的碳-14開始減少。由於碳元素在自然界的各個同位素的比例一直都很穩定,人們可透過測量一件古物的碳14含量,來估計它的大概年齡。這種方法稱之為放射性碳定年法。這個方法估計的大氣碳-14含量通過植物年輪(最多可推算到大約10000年前)或者洞穴堆積物(例如鐘乳石,最多可推算到大約45000年前)來推算。根據這個推算(更確切的說)對比年輪和洞穴堆積物就可以建立起碳-14的年代變化模型,從而獲得其它樣本的年齡。不過,碳-14測年法最大測算時間不超過6萬年,而且所測得的年代有頗大的誤差。而且它的假定,即大氣中的碳-14濃度不會隨時間而改變,也與事實有落差。此外,碳-14測定法亦有可能受到諸如火山爆發等自然因素影響,因為在火山噴發時將地下大量氣體和物質帶到大氣中,從而影響碳-14在某區域大氣中的含量。所以,若沒有其他年代測定方法(如:利用樹木的年輪)來檢訂,單單依賴碳-14的測年數據並不完全可靠。隨着現代工業的高速發展和大量化石燃料的應用,古代深藏地下的碳-14被排放到大氣中並進入生物循環,放射性碳定年法的結果因此也十分容易受到干擾。[1]

參考文獻

  1. 碳14搜狗