Jądro każdego atomu pierwiastkowego zawiera protony, neutrony i elektrony. Chociaż każdy pierwiastek ma zwykle równą liczbę protonów i elektronów, liczba neutronów może się różnić. Kiedy atomy pojedynczego pierwiastka, takiego jak węgiel, mają różną liczbę neutronów, a zatem różne masy atomowe, nazywane są „izotopami”. Podobnie jak wiele innych pierwiastków, węgiel ma jeden bardzo powszechny izotop i kilka innych, które są dość rzadko spotykany.
węgiel-12
Najpopularniejszym izotopem węgla jest węgiel-12. Jej nazwa oznacza, że jej jądro zawiera sześć protonów i sześć neutronów, co daje w sumie 12. Na Ziemi węgiel-12 stanowi prawie 99 procent naturalnie występującego węgla. Naukowcy używają jednostek masy atomowej lub amu do pomiaru masy pierwiastków. Carbon-12 ma amu dokładnie 12.000. Liczba ta jest wzorcem odniesienia do pomiaru masy atomowej wszystkich innych izotopów.
Inne izotopy
Pozostałe dwa naturalnie występujące izotopy węgla to węgiel-13, który zawiera około 1 procent wszystkich izotopów węgla i węgla-14, który stanowi około dwóch bilionowych części występujących naturalnie węgiel. „13” w węglu 13 wskazuje, że jądro izotopu zawiera siedem neutronów zamiast sześciu. Carbon-14 zawiera oczywiście osiem neutronów. Naukowcy stworzyli również sztuczne izotopy węgla, od węgla 8 do węgla 22, ale praktyczne zastosowania tych niestabilnych izotopów są ograniczone.
Węgiel-13
Żywe organizmy preferują węgiel-12 nad węglem-13, a zatem absorbują nieproporcjonalnie duże ilości węgla-12. W ten sposób naukowcy mogą badać stosunek węgla 13 do węgla 12 w rdzeniach lodowych i słojach drzew, aby oszacować wcześniejsze stężenia atmosferycznego dwutlenku węgla. Podobnie klimatolodzy mogą śledzić ten stosunek w wodzie morskiej, aby zbadać tempo absorpcji dwutlenku węgla przez ocean.
węgiel-14
W przeciwieństwie do węgla-12 i węgla-13, węgiel-14 jest radioaktywny. Z biegiem czasu izotopy promieniotwórcze ulegają rozpadowi i uwalniają pewną ilość promieniowania. Każdy żywy organizm przyjmuje dwutlenek węgla, który zawiera niewielką ilość węgla-14. Po śmierci organizmu, węgiel-14 w jego ciele stopniowo się rozpada. Ponieważ naukowcy znają tempo rozpadu węgla 14, mogą zbadać poziomy węgla 14 w starożytnych organizmach, aby oszacować, kiedy żyły. Ta technika nazywa się datowaniem węglowym.
