Ядро каждого элементарного атома содержит протоны, нейтроны и электроны. Хотя каждый элемент обычно имеет одинаковое количество протонов и электронов, количество нейтронов может варьироваться. Когда атомы одного элемента, например углерода, имеют разное количество нейтронов и, следовательно, разные атомные массы, они называются «изотопами». Подобно многим другим элементам, углерод имеет один очень распространенный изотоп и несколько других, которые весьма распространены. редкий.
Углерод-12
Самый распространенный изотоп углерода - углерод-12. Его название означает, что его ядро содержит шесть протонов и шесть нейтронов, всего 12. На Земле углерод-12 составляет почти 99 процентов природного углерода. Ученые используют атомные единицы массы, или а.е.м., для измерения массы элементов. У углерода-12 а.е.м. ровно 12.000. Это число является эталоном для измерения атомной массы всех других изотопов.
Другие изотопы
Два других встречающихся в природе изотопа углерода - это углерод-13, который составляет примерно 1%. всех изотопов углерода и углерода-14, на долю которого приходится около двух триллионных естественных углерод. Цифра 13 в углероде-13 указывает на то, что ядро изотопа содержит семь нейтронов вместо шести. Углерод-14, конечно, содержит восемь нейтронов. Ученые также создали искусственные изотопы углерода от углерода-8 до углерода-22, но практическое использование этих нестабильных изотопов ограничено.
Углерод-13
Живые организмы отдают предпочтение углероду-12 перед углеродом-13 и поэтому поглощают непропорционально высокие уровни углерода-12. Таким образом, ученые могут изучить соотношение углерода-13 и углерода-12 в ледяных кернах и кольцах деревьев, чтобы оценить прошлые концентрации углекислого газа в атмосфере. Точно так же климатологи могут отслеживать это соотношение в морской воде, чтобы изучить скорость поглощения углекислого газа океаном.
Углерод-14
В отличие от углерода-12 и углерода-13, углерод-14 радиоактивен. Со временем радиоактивные изотопы распадаются и выделяют определенное количество радиации. Каждый живой организм потребляет углекислый газ, в состав которого входит небольшое количество углерода-14. После смерти организма углерод-14 в его теле постепенно разлагается. Поскольку ученые знают скорость распада углерода-14, они могут исследовать уровни углерода-14 в древних организмах, чтобы оценить, когда они жили. Этот метод называется углеродным датированием.
