El núcleo de cada átomo elemental contiene protones, neutrones y electrones. Aunque cada elemento normalmente tiene el mismo número de protones y electrones, el número de neutrones puede variar. Cuando los átomos de un solo elemento como el carbono tienen diferentes números de neutrones y, por lo tanto, diferentes masas atómicas, se llaman "isótopos". Como muchos otros elementos, el carbono tiene un isótopo muy común y varios otros que son bastante raro.
Carbono-12
El isótopo de carbono más común es el carbono 12. Su nombre significa que su núcleo contiene seis protones y seis neutrones, para un total de 12. En la Tierra, el carbono 12 representa casi el 99 por ciento del carbono natural. Los científicos usan unidades de masa atómica, o uma, para medir la masa de los elementos. El carbono-12 tiene una uma de exactamente 12.000. Este número es el estándar de referencia para medir la masa atómica de todos los demás isótopos.
Otros isótopos
Los otros dos isótopos de carbono naturales son el carbono 13, que comprende aproximadamente el 1 por ciento de todos los isótopos de carbono, y el carbono-14, que representa alrededor de dos billonésimas de las carbón. El "13" en el carbono 13 indica que el núcleo del isótopo contiene siete neutrones en lugar de seis. El carbono 14, por supuesto, contiene ocho neutrones. Los científicos también han creado isótopos de carbono artificiales que van desde el carbono 8 al carbono 22, pero los usos prácticos de estos isótopos inestables son limitados.
Carbono-13
Los organismos vivos muestran una preferencia por el carbono-12 sobre el carbono-13 y, por lo tanto, absorben niveles desproporcionadamente altos de carbono-12. Por lo tanto, los científicos pueden estudiar la proporción de carbono 13 a carbono 12 en núcleos de hielo y anillos de árboles para estimar las concentraciones pasadas de dióxido de carbono atmosférico. De manera similar, los climatólogos pueden rastrear esta proporción en el agua de mar para estudiar las tasas de absorción de dióxido de carbono en el océano.
Carbono-14
A diferencia del carbono 12 y el carbono 13, el carbono 14 es radiactivo. Con el tiempo, los isótopos radiactivos se desintegran y liberan una cierta cantidad de radiación. Todos los organismos vivos absorben dióxido de carbono, que incluye una pequeña cantidad de carbono-14. Después de que el organismo muere, el carbono-14 de su cuerpo se desintegra gradualmente. Debido a que los científicos conocen la velocidad a la que se desintegra el carbono 14, pueden examinar los niveles de carbono 14 en organismos antiguos para estimar cuándo vivieron. Esta técnica se llama datación por carbono.