Carbono-14

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Carbono-14
Resumo
Nome, Símbolo Radiocarbono,14C
Nêutrons 8
Prótons 6
Dado do Nuclídeo
Abundância Natural 1 parte por trilhão
Produto Decaimento [[14N|massa_decaimento{{{simbolo_decaimento}}}]]
Massa Isótopo 14.003241 u
Spin 0+
Modo Decaimento Energia Decaimento
Beta 0.156476[1] MeV

O carbono-14, C14 ou radiocarbono é um isótopo radioativo natural do elemento carbono, recebendo esta numeração porque apresenta número de massa 14 (6 prótons e 8 nêutrons). Este isótopo apresenta dois neutrons a mais no seu núcleo que o isótopo estável carbono-12.

Entre os cinco isótopos instáveis do carbono, o carbono-14 é aquele que apresenta a maior meia-vida, que é de aproximadamente 5 730 anos.

Forma-se nas camadas superiores da atmosfera onde os átomos de nitrogênio-14 são bombardeados por neutrons contidos nos raios cósmicos:

7N14 + 0n16C14 + 1H1

Reagindo com o oxigênio do ar forma dióxido de carbono ( C14O2 ), cuja quantidade permanece constante na atmosfera. Este C14O2 , juntamente com o C12O2 normal, é absorvido pelos animais e vegetais sendo, através de mecanismos metabolicos, incorporados a estrutura destes organismos. Enquanto o animal ou vegetal permanecer vivo a relação quantitativa entre o carbono-14 e o carbono-12 permanece constante. A partir da morte do ser vivo, a quantidade de C-14 existente em um tecido orgânico se dividirá pela metade a cada 5 730 anos. Cerca de 50 mil anos depois, esta quantidade começa a ser pequena demais para uma datação precisa.

Quando o ser vivo morre inicia-se uma diminuição da quantidade de carbono-14 devido a sua desintegração radiativa. No carbono-14 um neutron do núcleo se desintegra produzindo um próton ( que permanece no núcleo aumentando o número atômico de 6 para 7 ) com emissão de uma partícula beta ( elétron nuclear ). O resultado da desintegração do neutron nuclear do carbono-14 origina como produto o átomo de nitrogênio-14:

6C147N14 + -1β0

Como essa desintegração ocorre num período de meia-vida de 5730 anos é possível fazer a datação radiométrica de objetos ou materiais arqueológicos com idades dentro desta ordem de grandeza. O método não é por isso adequado à datação de fósseis que têm idades na casa dos milhões de anos e que são datados por métodos estratigráficos e por decaimento de outros elementos radioativos.

Datações por Carbono 14[editar | editar código-fonte]

A técnica de datação por carbono-14 foi descoberta nos anos quarenta por Willard Libby.[2] Ele percebeu que a quantidade de carbono-14 dos tecidos orgânicos mortos diminui a um ritmo constante com o passar do tempo. Assim, a medição dos valores de carbono-14 em um objeto antigo nos dá pistas muito exatas dos anos decorridos desde sua morte.

Esta técnica é aplicável à madeira, carbono, sedimentos orgânicos, ossos, conchas marinhas - ou seja todo material que conteve carbono em alguma de suas formas, e o absorveu, mesmo que indiretamente, como pela alimentação com organismos fotossintetizantes, da atmosfera. Como o exame se baseia na determinação de idade através da quantidade de carbono-14 e que esta diminui com o passar do tempo, ele só pode ser usado para datar amostras que tenham até cerca de 50 mil a 70 mil anos de idade.

Este limite de valor é dado pelos limites práticos da sensibilidade dos métodos analíticos, que para quantidades extremamente pequenas do elemento a detectar, passam a tornar a determinação pouquíssimo confiável ou mesmo impossível.

A radioatividade do Carbono 14[editar | editar código-fonte]

Libby, que era químico, utilizou em 1947 um contador Geiger para medir a radioatividade do C-14 existente em vários objetos. Este é um isótopo radioativo instável, que decai a um ritmo perfeitamente mensurável a partir da morte de um organismo vivo. Libby usou objetos de idade conhecida (respaldada por documentos históricos), e comparou esta com os resultados de sua radiodatação. Os diferentes testes realizados demonstraram a viabilidade do método até cerca de 70 mil anos.

Depois de uma extração, o objeto a datar deve ser protegido de qualquer contaminação que possa mascarar os resultados. Feito isto, se leva ao laboratório onde se contará o número de radiações beta produzidas por minuto e por grama de material. O máximo são 15 radiações beta, cifra que se dividirá por dois por cada período de 5.730 anos de idade da amostra.

Ocorrência[editar | editar código-fonte]

Em combustíveis fósseis[editar | editar código-fonte]

Muitos compostos químicos feitos pelo homem são feitos de combustíveis fósseis, tais como o petróleo ou carvão mineral, na qual o carbono 14 deveria ter decaido significativamente ao longo do tempo. Entretanto, tais depósitos frequentemente contém traços de carbono 14 (variando significativamente, mas numa faixa de 1% da razão encontrada em organismos vivos em quantidades comparáveis a uma aparente idade de 40 mil anos para óleos com os mais altos níveis de carbono 14) [3] . Isto pode indicar possível contaminação por pequenas quantidades de bactérias, fontes subterrâneas de radiação (tais como o decaimento de urânio, através de taxas de 14C/U medidas em minérios de urânio[4] que implicariam aproximadamente em um átomo de urânio para cada dois átomos de urânio de maneira a causar a taxa medida de 10−15 14C/12C), ou outras fontes secundárias desconhecidas de produção de carbono 14. A presença de carbono 14 na assinatura isotópica de uma amostra de material carbonácio possivelmente indica sua contaminação por fontes biogênicas ou o decaimento de material radioativo no estrato geológico circundante.

No corpo humano[editar | editar código-fonte]

Dado que essencialmente todas as fontes de alimentação humana são derivadas das plantas, o carbono que compõe nossos corpos contém carbono 14 na mesma concentração da atmosfera. Os decaimentos beta de nosso radiocarbono interno contribui com aproximadamente 0,01 mSv/ano (1 mrem/ano) para cada dose pessoal de radiação ionizante.[5] Isto é pequeno comparado à doses de potássio 40 (0,39 mSv/ano) e radônio (variável). Carbono 14 pode ser usado como um traçador radioativo em medicina. Na variante inicial do teste respiratório com uréia, um teste diagnóstico para Helicobacter pylori, uréia etiquetada (marcada) com aproximadamente e 37 kBq (1.0 µCi) de carbono 14 é fornecida ao paciente. No caso de uma infecção por H. pylori, a enzima urease bacterial quebrará a uréia em amônia e dióxido de carbono marcado radioativamente, o qual pode ser detectado por contagem de baixo nível na respiração do paciente.[6] O teste respiratório de uréia com C14 tem sido grandemente substituído pelo teste respiratório de uréia com C13 o qual não apresenta questões relacionadas à radiação.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. Waptstra, A.H.; Audi, G. and Thibault, C.. AME atomic mass evaluation 2003. Página visitada em 2007-06-03.
  2. Arnold, J. R.; Libby, W. F.. (1949). "Age Determinations by Radiocarbon Content: Checks with Samples of Known Age". Science 110 (2869): 678–680. DOI:10.1126/science.110.2869.678. PMID 15407879.
  3. D.C. Lowe, "Problems Associated with the Use of Coal as a Source of 14C Free Background Material," Radiocarbon, 1989, 31:117-120
  4. Jull, A.J.T.; Barker, D., Donahue, D. J.. (12 1985). "Carbon-14 Abundances in Uranium Ores and Possible Spontaneous Exotic Emission from U-Series Nuclides". Meteorics 20: 676. (abstract)
  5. NCRP Report No. 93. Ionizing Radiation Exposure of the Population of the United States. [S.l.]: National Council on Radiation Protection and Measurements, 1987. (excerpt)
  6. Society of Nuclear Medicine Procedure Guideline for C-14 Urea Breath Test (PDF) (2001-06-23). Página visitada em 2007-07-04.