מהו האיזוטופ הנפוץ ביותר של פחמן?

הגרעין של כל אטום יסודי מכיל פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים. למרות שבכל אלמנט בדרך כלל יש מספר שווה של פרוטונים ואלקטרונים, מספר הנויטרונים יכול להשתנות. כאשר לאטומים של יסוד יחיד כמו פחמן יש מספר שונה של נויטרונים, ולכן מסות אטומיות שונות, הם מכונים "איזוטופים". כמו אלמנטים רבים אחרים, לפחמן יש איזוטופ אחד נפוץ מאוד, וכמה אחרים די נָדִיר.

איזוטופ הפחמן הנפוץ ביותר הוא פחמן 12. שמו מסמל כי הגרעין שלו מכיל שישה פרוטונים ושישה נויטרונים, בסך הכל 12. על פני כדור הארץ, פחמן 12 מהווה כמעט 99 אחוז מהפחמן הטבעי. מדענים משתמשים ביחידות מסה אטומיות, או באמו, למדידת מסת היסודות. לפחמן 12 יש אמו של 12.000 בדיוק. מספר זה הוא תקן הייחוס למדידת המסה האטומית של כל האיזוטופים האחרים.

שני האיזוטופים הפחמניים האחרים המופיעים באופן טבעי הם פחמן 13, המהווה בערך אחוז אחד מכל איזוטופי הפחמן, והפחמן 14, המהווה כשני טריליון של המתרחש באופן טבעי פַּחמָן. ה" 13 "בפחמן 13 מציין כי גרעין האיזוטופ מכיל שבעה נויטרונים במקום שישה. פחמן 14 מכיל, כמובן, שמונה נויטרונים. מדענים יצרו גם איזוטופי פחמן מלאכותיים הנעים בין פחמן 8 לפחמן 22, אך השימושים המעשיים באיזוטופים לא יציבים אלה מוגבלים.

אורגניזמים חיים מראים העדפה של פחמן 12 על פני פחמן 13, ולכן סופגים רמות גבוהות באופן לא פרופורציונלי של פחמן 12. לפיכך, מדענים יכולים לחקור את היחס בין פחמן -13 לפחמן -12 בליבות קרח וטבעות עצים כדי להעריך ריכוזי עבר של דו תחמוצת הפחמן באטמוספירה. באופן דומה, קלימטולוגים יכולים לעקוב אחר יחס זה במי הים כדי לחקור את שיעורי הספיגה של האוקיאנוס לפחמן דו חמצני.

שלא כמו פחמן 12 ופחמן 13, פחמן 14 הוא רדיואקטיבי. עם הזמן האיזוטופים הרדיואקטיביים מתפוררים, ומשחררים כמות מסוימת של קרינה. כל אורגניזם חי לוקח פחמן דו חמצני, הכולל כמות קטנה של פחמן 14. לאחר שהאורגניזם מת, הפחמן 14 בגופו מתפורר בהדרגה. מכיוון שמדענים יודעים את קצב דעיכת פחמן 14, הם יכולים לבחון את רמות הפחמן 14 באורגניזמים קדומים כדי להעריך מתי הם חיו. טכניקה זו נקראת תאריך פחמן.