Kärnan i varje elementär atom innehåller protoner, neutroner och elektroner. Även om varje element normalt har lika många protoner och elektroner kan antalet neutroner variera. När atomer av ett enda element som kol har olika antal neutroner, och därför olika atommassor, de kallas "isotoper." Liksom många andra element har kol en mycket vanlig isotop och flera andra som är ganska sällsynt.
Kol-12
Den vanligaste kolisotopen är kol-12. Dess namn betyder att dess kärna innehåller sex protoner och sex neutroner, totalt 12. På jorden står kol-12 för nästan 99 procent av naturligt förekommande kol. Forskare använder atommasseenheter, eller amu, för att mäta elementens massa. Carbon-12 har en amu på exakt 12.000. Detta nummer är referensstandarden för mätning av atommassan för alla andra isotoper.
Andra isotoper
De andra två naturligt förekommande kolisotoperna är kol-13, vilket utgör cirka 1 procent av alla kolisotoper och kol-14, som står för cirka två biljoner av naturligt förekommande kol. ”13” i kol-13 indikerar att isotopens kärna innehåller sju neutroner istället för sex. Kol-14 innehåller naturligtvis åtta neutroner. Forskare har också skapat konstgjorda kolisotoper från kol-8 till kol-22, men de praktiska användningarna av dessa instabila isotoper är begränsade.
Kol-13
Levande organismer har en preferens för kol-12 framför kol-13 och absorberar därför oproportionerligt höga nivåer av kol-12. Således kan forskare studera förhållandet mellan kol-13 och kol-12 i iskärnor och trädringar för att uppskatta tidigare koncentrationer av atmosfärisk koldioxid. På samma sätt kan klimatologer spåra detta förhållande i havsvatten för att studera havets absorptionshastigheter för koldioxid.
Kol-14
Till skillnad från kol-12 och kol-13 är kol-14 radioaktivt. Med tiden förfaller radioaktiva isotoper och frigör en viss mängd strålning. Varje levande organism tar in koldioxid, som innehåller en liten mängd kol-14. Efter att organismen dör sönderfaller kol-14 i kroppen gradvis. Eftersom forskare vet i vilken takt kol-14 förfaller kan de undersöka kol-14-nivåerna i gamla organismer för att uppskatta när de levde. Denna teknik kallas koldatering.
