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Una sostanza radioattiva, avendo una sua caratteristica vita media, può essere utilizzata come misuratore di tempo, cioè come una specie di orologio. Il metodo di datazione proposto nel 1946 dal chimico-fisico statunitense Wilard F. Libby sfrutta la radioattività dell'isotopo 14C del carbonio per determinare l'età di campioni di natura organica. I nuclei di carbonio-14 si formano dagli urti fra i neutroni facenti parte dei raggi cosmici e i nuclei di azoto presenti nell'atmosfera. L'isotopo 14C si combina quindi con l'ossigeno atmosferico formando molecole radioattive di CO2.

La creazione continua di nuovo carbonio-14 per effetto dei raggi cosmici, bilanciata dal decadimento radioattivo di questo isotopo, fa sì, come è stato verificato con apposite misure, che il rapporto fra le concentrazioni nell'aria dell'anidride carbonica contenente carbonio-14 e dell'anidride carbonica ordinaria sia costante. Attraverso la fotosintesi clorofilliana l'anidride carbonica viene assorbita dai vegetali, nei quali il 14C e gli altri isotopi del carbonio (il più abbondante è il 12C, che rappresenta quasi il 99% della miscela naturale) si accumulano nelle stesse proporzioni in cui si trovano nell'aria. Tramite la catena alimentare, il carbonio-14 è poi immesso in tutta la materia vivente. Quando un organismo muore, lo scambio di carbonio con l'ambiente cessa. Così, mentre le quantità degli isotopi stabili rimangono invariate, il carbonio-14 presente nei resti decade esponenzialmente con il suo tempo

caratteristico.
Misurando l'attività residua di una fissata quantità di carbonio prelevata da un campione, sia esso un osso, un pezzo di legno, o una pergamena, e paragonandola con l'attività iniziale, che coincide con quella di una pari quantità della miscela di isotopi del carbonio presente nell'atmosfera, si può pertanto risalire all'età del campione.

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