各元素原子の核には、陽子、中性子、電子が含まれています。 通常、各元素には同じ数の陽子と電子がありますが、中性子の数は異なる場合があります。 炭素のような単一の元素の原子が異なる数の中性子を持ち、したがって異なる原子量を持っている場合、それらは異なる 「同位体」と呼ばれます。 他の多くの元素と同様に、炭素には1つの非常に一般的な同位体があり、他のいくつかの元素は非常に一般的です。 まれです。
カーボン-12
最も一般的な炭素同位体は炭素12です。 その名前は、その原子核に6つの陽子と6つの中性子、合計12個が含まれていることを示しています。 地球上では、炭素12は天然に存在する炭素のほぼ99パーセントを占めています。 科学者は、元素の質量を測定するために原子質量単位、またはamuを使用します。 Carbon-12のamuは正確に12.000です。 この数値は、他のすべての同位体の原子量を測定するための参照標準です。
その他の同位体
他の2つの天然に存在する炭素同位体は炭素13であり、これは約1パーセントを構成します。 すべての炭素同位体のうち、天然に存在する炭素の約2兆分の2を占める炭素14 炭素。 炭素13の「13」は、同位体の核に6つではなく7つの中性子が含まれていることを示します。 もちろん、炭素14には8つの中性子が含まれています。 科学者たちはまた、炭素8から炭素22までの範囲の人工炭素同位体を作成しましたが、これらの不安定な同位体の実際の使用は限られています。
カーボン-13
生物は炭素13よりも炭素12を好むため、不釣り合いに高レベルの炭素12を吸収します。 したがって、科学者は氷床コアと年輪の炭素13と炭素12の比率を調べて、大気中の二酸化炭素の過去の濃度を推定することができます。 同様に、気候学者は、海水中のこの比率を追跡して、二酸化炭素に対する海洋の吸収率を調べることができます。
炭素14
炭素12や炭素13とは異なり、炭素14は放射性です。 時間の経過とともに、放射性同位元素は崩壊し、一定量の放射線を放出します。 すべての生物は、少量の炭素14を含む二酸化炭素を取り込みます。 生物が死んだ後、その体内の炭素14は徐々に崩壊します。 科学者は炭素14が崩壊する速度を知っているので、古代の生物の炭素14レベルを調べて、いつ生きたかを推定することができます。 この手法は放射性炭素年代測定と呼ばれます。