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碳-14

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创建页面,内容为“碳14是碳元素的一种具放射性的同位素,它是透过宇宙射线撞击空气中的氮原子所产生。碳-14原子核由6个质子和8个中子组成…”
碳14是碳元素的一种具放射性的同位素,它是透过宇宙射线撞击空气中的氮原子所产生。碳-14原子核由6个质子和8个中子组成。其半衰期约为5,730±40年,衰变方式为β衰变,碳14原子转变为氮-14原子。

碳14是 自然界中碳元素有三种同位素,即稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C。 14C的半衰期为5730年,14C的应用主要有两个方面:一是在考古学中测定生物死亡年代,即放射性测定年代法 的一种,其他常用的还有钾-氩法测定,钾-氩法测定,热释光测定等;二是以14C标记化合物为示踪剂,探索化学和生命科学中的微观运动。在地球上有99%的碳以碳-12的形式存在,有大约1%的碳以碳-13的形式存在,只有兆分之一(0.0000000001%)是碳-14,存在于大气中,由大气中氮与宇宙射线作用生成,其丰度基本保持不变,是生物圈中碳-14的来源。


碳-14呼气试验
幽门螺杆菌(Hp)可引起多种胃病,包括胃炎、胃溃疡、十二指肠溃疡、非溃疡性消化不良、胃癌等。因此,根除幽门螺杆菌已经成为现代消化道疾病治疗的重要措施。
幽门螺杆菌可产生高活性的尿素酶。当病人服用碳14标记的尿素后,如患者的胃内存在Hp感染,胃中的尿素酶可将尿素分解为氨和碳14标记的CO2,碳14标记的CO2通过血液经呼气排出,定时收集呼出的气体,通过分析呼气中碳14标记的CO2的含量即可判断患者是否存在幽门螺杆菌感染。
相比于传统的胃镜检查,该法简单、高效、准确率高,减轻了病人的身体和精神负担。

标记化合物
碳-14标记化合物广泛应用于化学、生物学、医学领域中,采用放射性标记化合物进行示踪,具有方法简单、易于追踪、准确性和灵敏性高等特点。 [8]

利用碳-14测定年代


14C的应用主要有两个方面:一是在考古学中测定生物死亡年代,即放射性测年法;二是以14C标记化合物为示踪剂,探索化学和生命科学中的微观运动。


宇宙射线中的中子与大气中的大量存在的稳定核素氮-14发生N(n,p)C反应能够产生碳-14,而碳-14又会发生半衰期T=5730年的β衰变变成氮-14,由此构建一个核素平衡。碳-14与氧气反应生成的二氧化碳被生物圈接收,活体生物体内的碳-14与碳-12浓度比例是一定【经测定,碳-14的同位素丰度为1.2×10^(-12)】的,只有当生物死亡后,碳循环中断,碳-14逐渐衰变至没有。在化石标本中采样测量碳-14的丰度,与1.2×10^(-12)比较,即可计算出生物生活的年代。多数和铀钍测年对同一批样品交叉使用
比如:一个化石样品含有碳-14的丰度是4.3×10^(-13),则可计算出该化石活体生活的年代距今t=ln(No/N)T/ln2=ln[1.2×10^(-12)÷4.3×10^(-13)]×5730÷ln2≈8483.9861年(N‘=Ne^(-λt))。

利用碳14原理测量生物基含量
放射性碳测年法适用于在工业产品中生物基含量测量,因为产品中包含了一些近代的生物质材料和石化衍生材料的组合。为此开发的标准称为ASTM D6866。
近代的生物质材料(生物基成分)含有碳14,石化衍生材料(来自石油)没有。因此所有的碳14产品来自生物基成分。对于一个包含生物质成分和石化衍生成分的产品,ASTM D6866分析将用碳14含量来计算产品中有多少是来自植物成分,有多少来自石油衍生成分。
例子: 通过ASTM D6866,100%来源石油衍生成分的聚乙烯制作的产品只有0% 的生物基含量,而一个由100%来源于植物的聚乙烯制作的产品将有一个100%的生物基含量结果。
通过ISO / IEC 17025:2005认证的BETA实验室还为全世界的产品制造商、分销商和研究人员提供生物基产品、生物燃料、垃圾衍生燃料和燃烧排放气体(CO2气体)的生物基/可再生碳含量测试。
BETA实验室利用碳-14原理进行天然产品来源测试,如香精、香料、精油、化妆品和补充剂,来识别产品中的化石衍生来源成分。
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