Mis on kõige tavalisem süsiniku isotoop?

Iga elemendi aatomi tuum sisaldab prootoneid, neutrone ja elektrone. Ehkki igal elemendil on tavaliselt võrdne arv prootoneid ja elektrone, võib neutronite arv erineda. Kui ühe elemendi, näiteks süsiniku, aatomitel on erinev neutronite arv ja seega erinev aatommass, siis neil on ka neid nimetatakse isotoopideks. Nagu paljudel teistel elementidel, on ka süsinikul üks väga levinud isotoop ja mitmel teisel üsna erinev isotoop haruldane.

Kõige tavalisem süsiniku isotoob on süsinik-12. Selle nimi tähistab, et selle tuum sisaldab kuut prootonit ja kuut neutronit, kokku 12. Maal moodustab süsinik-12 peaaegu 99 protsenti looduslikult esinevast süsinikust. Teadlased kasutavad elementide massi mõõtmiseks aatommassiühikuid ehk amu. Süsiniku 12 amu on täpselt 12 000. See arv on võrdlusstandard kõigi teiste isotoopide aatommassi mõõtmiseks.

Kaks ülejäänud looduslikult esinevat süsiniku isotoopi on süsinik-13, mis sisaldab umbes 1 protsenti kõigist süsiniku isotoopidest ja süsinik-14, mis moodustab umbes kaks triljonit looduslikult esinevat süsinik. "13" süsinik-13-s näitab, et isotoobi tuum sisaldab kuue asemel seitset neutronit. Süsinik-14 sisaldab muidugi kaheksat neutronit. Teadlased on loonud ka kunstlikke süsiniku isotoope vahemikus süsinik-8 kuni süsinik-22, kuid nende ebastabiilsete isotoopide praktiline kasutus on piiratud.

Elusorganismid eelistavad süsinik-12 süsinik-13 asemel ja neelavad seetõttu süsinik-12 ebaproportsionaalselt palju. Seega saavad teadlased uurida süsinik-13 ja süsiniku-12 suhet jää tuumades ja puurõngastes, et hinnata atmosfääri süsinikdioksiidi varasemaid kontsentratsioone. Samamoodi saavad klimatoloogid jälgida seda suhet merevees, et uurida ookeani süsinikdioksiidi imendumist.

Erinevalt süsinik-12-st ja süsinik-13-st on süsinik-14 radioaktiivne. Aja jooksul radioaktiivsed isotoopid lagunevad ja vabastavad teatud koguse kiirgust. Iga elus organism võtab sisse süsinikdioksiidi, mis sisaldab väikest kogust süsinik-14. Pärast organismi surma laguneb tema kehas sisalduv süsinik-14 järk-järgult. Kuna teadlased teavad süsinik-14 lagunemise kiirust, saavad nad uurida iidsete organismide süsinik-14 tasemeid, et hinnata nende elu. Seda tehnikat nimetatakse süsiniku dateerimiseks.