Qué es, e información general:
Datación por C14 es un método de datación radiométrica que utiliza el isótopo carbono-14 (14C) para determinar la edad de materiales que contienen carbono hasta unos 60.000 años.
La atmósfera terrestre está siendo constantemente bombardeada por rayos cósmicos de una energía con gran poder de penetración. Estos rayos, que se originan en el espacio exterior, están constituidos por electrones, neutrones y núcleos atómicos. Una de las reacciones más importantes que se presentan entre la atmósfera y los rayos cósmicos es la captura de neutrones por el nitrógeno atmosférico (el isótopo nitrógeno-14) para producir el isótopo radiactivo carbono-14 e hidrógeno. Los átomos de carbono, que son inestables, finalmente forman 14 CO2, el cual se mezcla con el dióxido de carbono común (12 CO2 ) que hay en el aire. Al desintegrarse el isótopo de carbono-14, emite partículas (electrones). La velocidad de desintegración (medida por el número de electrones emitidos por segundo) obedece a la cinética de primer orden. En el estudio de la desintegración radiactiva se acostumbra escribir la ley de velocidad como:
Velocidad = kN
Donde k es la constante de velocidad de primer orden y N es el número de núcleos de 14 C presentes. La vida media de desintegración, t , es 5,73 X 1000 al año, de manera que la ecuación:
1/2
T = 1/k ln 2 = 0,693/k
Se escribe:
k = 0,693/ 5,73 X 1000 año= 1,21 X 0,0001 año -1.
Los isótopos de carbono-14 entran en la biosfera donde las plantas toman el dióxido de carbono para la fotosíntesis. Los animales se alimentan con las plantas y exhalan carbono-14 como CO2. Finalmente, el carbono-14 participa en muchos aspectos del ciclo del carbono. El 14 C que se pierde por desintegración radiactiva se renueva constantemente por la producción de nuevos isótopos en la atmósfera. En este proceso de desintegración-renovación se establece un equilibrio dinámico donde la proporción de 14 C a 12 C permanece constante en la materia viviente. Pero cuando una planta o un animal muere, el isótopo de carbono-14 en él ya no se renueva, de manera que la proporción disminuye por la desintegración del 14 C. Este mismo cambio ocurre con los átomos de carbono atrapados en el carbón, en el petróleo o en la madera preservada en el subsuelo, y por supuesto, en el hombre de atapuerca.
Después de varios años, hay proporcionalmente menos núcleos de 14 C en el hombre de atapuerca que en una persona viva.
En 1955 Willard F. Libby sugirió que este hecho podría utilizarse para estimar el período en que el isótopo d e carbono-14 de un espécimen determinado ha seguido desintegrándose sin renovarse (Willard Frank Libby (1908-1980) fue un químico estadounidense que recibió el premio Nobel de Química en 1960 por su trabajo acerca de la datación con carbono radiactivo).
Sin embargo, este método no es perfecto; de hecho, la incertidumbre del resultado aumenta con la antigüedad de la muestra. Aunque el método se puede usar en varios materiales orgánicos, su presición depende del valor usado para la vida media de las variaciones en las concentraciones atmosféricas de carbono 14 y de la contaminación. En 1962, la vida media del carbono fue redefinida desde 5.570± 30 años, a 5730 ± 40 años; por eso se tuvo que ajustar algunas mediciones anteriores, y, debido a la radiactividad introducida en el medioambiente en los últimos años, las dataciones de radiocarbono se calculan desde 1950. La escala temporal del carbono 14 contiene otras fuentes de incertidumbre, que pueden producir errores entre 2000 y 5000 años. Pero el problema más grave es la contaminación posterior a la muerte, la que puede ser producida por filtración de agua subterránea, incorporación de carbono más antiguo o joven, y captar impurezas en el laboratorio.
Realización:
La masa de C14 de cualquier organismo va disminuyendo a un ritmo exponencial; a los 5730 años de la muerte del ser vivo, la cantidad de C14 en él se habrá reducido a la mitad. Por lo tanto, si sabemos la diferencia entre la proporción de C14 que debería tener un cuerpo si estuviese vivo (semejante al de la atmósfera cuando murió), y la que el cuerpo realmente posee, podemos conocer la fecha de su muerte.
La cantidad de C14 se calcula midiendo las emisiones de partículas beta de la muestra. Sin embargo el método es viable para cuerpos no tan viejos, ya que mientras más viejos, las emisiones de electrones son más débiles, por lo que los errores pueden ser muy grandes. El método que mide las partículas beta, se llama LSC. La muestra se sumerge en un líquido centelleador. El carbono 14 emite partículas beta, que reaccionan con los componentes de este líquido, y emiten luz. Al interpretar la luminosidad con equipos especiales, se puede saber la cantidad de C14 en la muestra.
Hay otro método, llamado AMS por sus iniciales en inglés, donde un acelerador de partículas es usado para sortear iones de acuerdo a su masa, dividiendo en C12 y C14, para que así puedan ser contados con detectores especiales. La ventaja es que se necesita una pequeña muestra del objeto.
Relación con Funciones exponenciales y logaritmos neperianos:
La relación del carbono-14 con los logaritmos neperianos y la función exponencial, es que la fórmula para calcular la edad de una muestra, los utiliza:
t=[Ln(Nf/No)/(-o,639)] x t1/2
Datación por C14 es un método de datación radiométrica que utiliza el isótopo carbono-14 (14C) para determinar la edad de materiales que contienen carbono hasta unos 60.000 años.
La atmósfera terrestre está siendo constantemente bombardeada por rayos cósmicos de una energía con gran poder de penetración. Estos rayos, que se originan en el espacio exterior, están constituidos por electrones, neutrones y núcleos atómicos. Una de las reacciones más importantes que se presentan entre la atmósfera y los rayos cósmicos es la captura de neutrones por el nitrógeno atmosférico (el isótopo nitrógeno-14) para producir el isótopo radiactivo carbono-14 e hidrógeno. Los átomos de carbono, que son inestables, finalmente forman 14 CO2, el cual se mezcla con el dióxido de carbono común (12 CO2 ) que hay en el aire. Al desintegrarse el isótopo de carbono-14, emite partículas (electrones). La velocidad de desintegración (medida por el número de electrones emitidos por segundo) obedece a la cinética de primer orden. En el estudio de la desintegración radiactiva se acostumbra escribir la ley de velocidad como:
Velocidad = kN
Donde k es la constante de velocidad de primer orden y N es el número de núcleos de 14 C presentes. La vida media de desintegración, t , es 5,73 X 1000 al año, de manera que la ecuación:
1/2
T = 1/k ln 2 = 0,693/k
Se escribe:
k = 0,693/ 5,73 X 1000 año= 1,21 X 0,0001 año -1.
Los isótopos de carbono-14 entran en la biosfera donde las plantas toman el dióxido de carbono para la fotosíntesis. Los animales se alimentan con las plantas y exhalan carbono-14 como CO2. Finalmente, el carbono-14 participa en muchos aspectos del ciclo del carbono. El 14 C que se pierde por desintegración radiactiva se renueva constantemente por la producción de nuevos isótopos en la atmósfera. En este proceso de desintegración-renovación se establece un equilibrio dinámico donde la proporción de 14 C a 12 C permanece constante en la materia viviente. Pero cuando una planta o un animal muere, el isótopo de carbono-14 en él ya no se renueva, de manera que la proporción disminuye por la desintegración del 14 C. Este mismo cambio ocurre con los átomos de carbono atrapados en el carbón, en el petróleo o en la madera preservada en el subsuelo, y por supuesto, en el hombre de atapuerca.
Después de varios años, hay proporcionalmente menos núcleos de 14 C en el hombre de atapuerca que en una persona viva.
En 1955 Willard F. Libby sugirió que este hecho podría utilizarse para estimar el período en que el isótopo d e carbono-14 de un espécimen determinado ha seguido desintegrándose sin renovarse (Willard Frank Libby (1908-1980) fue un químico estadounidense que recibió el premio Nobel de Química en 1960 por su trabajo acerca de la datación con carbono radiactivo).
Sin embargo, este método no es perfecto; de hecho, la incertidumbre del resultado aumenta con la antigüedad de la muestra. Aunque el método se puede usar en varios materiales orgánicos, su presición depende del valor usado para la vida media de las variaciones en las concentraciones atmosféricas de carbono 14 y de la contaminación. En 1962, la vida media del carbono fue redefinida desde 5.570± 30 años, a 5730 ± 40 años; por eso se tuvo que ajustar algunas mediciones anteriores, y, debido a la radiactividad introducida en el medioambiente en los últimos años, las dataciones de radiocarbono se calculan desde 1950. La escala temporal del carbono 14 contiene otras fuentes de incertidumbre, que pueden producir errores entre 2000 y 5000 años. Pero el problema más grave es la contaminación posterior a la muerte, la que puede ser producida por filtración de agua subterránea, incorporación de carbono más antiguo o joven, y captar impurezas en el laboratorio.
Realización:
La masa de C14 de cualquier organismo va disminuyendo a un ritmo exponencial; a los 5730 años de la muerte del ser vivo, la cantidad de C14 en él se habrá reducido a la mitad. Por lo tanto, si sabemos la diferencia entre la proporción de C14 que debería tener un cuerpo si estuviese vivo (semejante al de la atmósfera cuando murió), y la que el cuerpo realmente posee, podemos conocer la fecha de su muerte.
La cantidad de C14 se calcula midiendo las emisiones de partículas beta de la muestra. Sin embargo el método es viable para cuerpos no tan viejos, ya que mientras más viejos, las emisiones de electrones son más débiles, por lo que los errores pueden ser muy grandes. El método que mide las partículas beta, se llama LSC. La muestra se sumerge en un líquido centelleador. El carbono 14 emite partículas beta, que reaccionan con los componentes de este líquido, y emiten luz. Al interpretar la luminosidad con equipos especiales, se puede saber la cantidad de C14 en la muestra.
Hay otro método, llamado AMS por sus iniciales en inglés, donde un acelerador de partículas es usado para sortear iones de acuerdo a su masa, dividiendo en C12 y C14, para que así puedan ser contados con detectores especiales. La ventaja es que se necesita una pequeña muestra del objeto.
Relación con Funciones exponenciales y logaritmos neperianos:
La relación del carbono-14 con los logaritmos neperianos y la función exponencial, es que la fórmula para calcular la edad de una muestra, los utiliza:
Donde Ln es el logaritmo neperiano, Nf/No es el porcentaje de carbono 14 en la muestra en relación con la cantidad en el tejido vivo, y t1/2 es el período del C14 (5730 años, es decir, el preiodo de desintegración de la mitad del C14). Por lo tanto, si se tiene un fósil con un 10% de C14 en relación con una muestra viva, entonces el fósil tendría una antigüedad de
t = [Ln(0,10)/(-0,693)]. 5730 años
t = [(-2,303)/(-0,693)]. 5730 años
t = [3,323] . 5730 años
t = 19.040 años
Fuentes:
http://www.ing.unp.edu.ar/asignaturas/quimica/teoria/cinetica.pdf
http://74.125.47.132/search?q=cache:80CpCXHADd4J:html.rincondelvago.com/velocidad-de-reaccion_3.html+T%C3%A9cnica+de+dataci%C3%B3n+por+carbono+radiactivo+La+atm%C3%B3sfera+terrestre+est%C3%A1+siendo+constantemente+bombardeada+por+rayos+c%C3%B3smicos&cd=3&hl=es&ct=clnk&gl=cl
http://es.wikipedia.org/wiki/Dataci%C3%B3n_por_radiocarbono
http://www.quimica-chemistry.com/Radiocarbono.ppt
http://es.geocities.com/guijuelo10/metodos.htm
Fuentes:
http://www.ing.unp.edu.ar/asignaturas/quimica/teoria/cinetica.pdf
http://74.125.47.132/search?q=cache:80CpCXHADd4J:html.rincondelvago.com/velocidad-de-reaccion_3.html+T%C3%A9cnica+de+dataci%C3%B3n+por+carbono+radiactivo+La+atm%C3%B3sfera+terrestre+est%C3%A1+siendo+constantemente+bombardeada+por+rayos+c%C3%B3smicos&cd=3&hl=es&ct=clnk&gl=cl
http://es.wikipedia.org/wiki/Dataci%C3%B3n_por_radiocarbono
http://www.quimica-chemistry.com/Radiocarbono.ppt
http://es.geocities.com/guijuelo10/metodos.htm
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