المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية


The Carbon-14 cycle  
  
1120   03:59 مساءً   date: 2-9-2020
Author : LibreTexts Project
Book or Source : ................
Page and Part : .................

The Carbon-14 cycle

Radiocarbon dating (usually referred to simply as carbon-14 dating) is a radiometric dating method. It uses the naturally occurring radioisotope carbon-14 (14C) to estimate the age of carbon-bearing materials up to about 58,000 to 62,000 years old. Carbon has two stable, nonradioactive isotopes: carbon-12 (12C) and carbon-13 (13C). There are also trace amounts of the unstable radioisotope carbon-14 (14C) on Earth. Carbon-14 has a relatively short half-life of 5,730 years, meaning that the fraction of carbon-14 in a sample is halved over the course of 5,730 years due to radioactive decay to nitrogen-14. The carbon-14 isotope would vanish from Earth's atmosphere in less than a million years were it not for the constant influx of cosmic rays interacting with molecules of nitrogen (N2) and single nitrogen atoms (N) in the stratosphere. Both processes of formation and decay of carbon-14 are shown in Figure 1.

Figure 1: Diagram of the formation of carbon-14 (forward), the decay of carbon-14 (reverse). Carbon-14 is constantly be generated in the atmosphere and cycled through the carbon and nitrogen cycles. Once an organism is decoupled from these cycles (i.e., death), then the carbon-14 decays until essentially gone.

When plants fix atmospheric carbon dioxide (CO2) into organic compounds during photosynthesis, the resulting fraction of the isotope 14C in the plant tissue will match the fraction of the isotope in the atmosphere (and biosphere since they are coupled). After a plants die, the incorporation of all carbon isotopes, including 14C, stops and the concentration of 14C declines due to the radioactive decay of 14C following.

14C⟶  14N+e+μe   (1)

This follows first-order kinetics.

Nt=Noekt               (2)

where

  • N0  is the number of atoms of the isotope in the original sample (at time t = 0, when the organism from which the sample was decoupled from the biosphere), and
  • Nt  is the number of atoms left after time t
  • and k  is the rate constant for the radioactive decay.

The half-life of a radioactive isotope (usually denoted by t1/2 ) is a more familiar concept than k for radioactivity, so although Equation 2 is expressed in terms of k, it is more usual to quote the value of t1/2 . The currently accepted value for the half-life of 14C is 5,730 years. This means that after 5,730 years, only half of the initial 14C will remain; a quarter will remain after 11,460 years; an eighth after 17,190 years; and so on.

The equation relating rate constant to half-life for first order kinetics is

             (3)

so the rate constant is then  

          (4)

and Equation 1 can be rewritten as

          (5)

The sample is assumed to have originally had the same 14C/12C ratio as the ratio in the atmosphere, and since the size of the sample is known, the total number of atoms in the sample can be calculated, yielding N0, the number of 14C atoms in the original sample. Measurement of N, the number of 14C atoms currently in the sample, allows the calculation of t, the age of the sample, using the Equation 5.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .