Mikä on yleisin hiilen isotooppi?

Jokaisen alkuaatomin ydin sisältää protoneja, neutroneja ja elektroneja. Vaikka jokaisessa elementissä on normaalisti sama määrä protoneja ja elektroneja, neutronien määrä voi vaihdella. Kun yhden elementin, kuten hiilen, atomeilla on erilainen määrä neutroneja ja siten eri atomimassoja, ne kutsutaan "isotoopeiksi". Kuten monilla muillakin alkuaineilla, hiilellä on yksi hyvin yleinen isotooppi, ja monilla muillakin harvinainen.

Yleisin hiili-isotooppi on hiili-12. Sen nimi tarkoittaa, että sen ydin sisältää kuusi protonia ja kuusi neutronia, yhteensä 12. Maapallolla hiili-12 muodostaa melkein 99 prosenttia luonnossa esiintyvästä hiilestä. Tutkijat mittaavat alkuaineiden massaa atomimassayksiköillä tai amuilla. Hiili-12: n amu on tarkalleen 12 000. Tämä luku on vertailustandardi kaikkien muiden isotooppien atomipainon mittaamiseksi.

Kaksi muuta luonnossa esiintyvää hiili-isotooppia ovat hiili-13, joka käsittää noin 1 prosentin kaikista hiili-isotoopeista ja hiili-14, joka on noin kaksi triljoonaa luonnossa esiintyvää hiili. "13" hiili-13: ssa osoittaa, että isotoopin ydin sisältää seitsemän neutronia kuuden sijasta. Hiili-14 sisältää tietenkin kahdeksan neutronia. Tutkijat ovat myös luoneet keinotekoisia hiili-isotooppeja, jotka vaihtelevat hiili-8: sta hiili-22: een, mutta näiden epävakaiden isotooppien käytännön käyttö on rajallista.

Elävät organismit suosivat hiili-12: ta hiili-13: een nähden ja absorboivat siksi suhteettoman korkeita hiili-12-tasoja. Siksi tutkijat voivat tutkia hiili-13: n ja hiili-12: n suhdetta jääytimissä ja puurenkaissa arvioidakseen aikaisemmat ilmakehän hiilidioksidipitoisuudet. Vastaavasti ilmastolääkärit voivat seurata tätä suhdetta merivedessä tutkiakseen valtameren hiilidioksidin imeytymisnopeutta.

Toisin kuin hiili-12 ja hiili-13, hiili-14 on radioaktiivinen. Ajan myötä radioaktiiviset isotoopit hajoavat ja vapauttavat tietyn määrän säteilyä. Jokainen elävä organismi ottaa hiilidioksidia, joka sisältää pienen määrän hiiltä-14. Organismin kuoleman jälkeen kehossa oleva hiili-14 hajoaa vähitellen. Koska tiedemiehet tietävät hiili-14: n hajoamisnopeuden, he voivat tutkia muinaisten organismien hiili-14-tasot arvioidakseen, milloin he elivät. Tätä tekniikkaa kutsutaan hiilikuittaukseksi.