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Carbono 14 para datação (Parte 1)

O assunto deste post é o carbono 14. Um isótopo radioativo que permite determinar a idade de um artefato ou ser vivo de milhares de anos atrás.

A formação do carbono 14

O carbono 14 é um isótopo radioativo do carbono com 6 prótons, 6 elétrons e 8 nêutrons.

isótopos do carbono
Isótopos são dois átomos com o mesmo número de prótons. Fonte: La pizarra de Yuri.

Os raios cósmicos que chegam na alta atmosfera produzem nêutrons, estes colidem com o nitrogênio 14, produzindo o carbono 14.

formação do carbono 14
Fonte: Quora.

O carbono 14 (C14) combina com gás oxigênio para formar o dióxido de carbono (CO_{2}), que é absorvido pelas plantas. Estas são consumidas por animais, que consequentemente absorvem o isótopo quando se alimentam.

absorção do carbono 14
Fonte: Scientia.

Quando uma planta ou animal morre, este não absorve mais o C14. Este isótopo decaí em nitrogênio 14.  

decaimento do C14
Fonte: Creationwiki.

Quanto mais antigo for o material orgânico, menor a quantidade de carbono 14 remanescente e menor a emissão de partículas beta (elétrons).

decaimento do carbono 14
A meia-vida deste isótopo é de 5730 anos. Isto significa que a taxa de decaimento cai pela metade a cada 5730 anos. Fonte: Planejativo.

Cálculo do decaimento radioativo

A curva de decaimento segue a equação abaixo.

R=R_{0}e^{-\lambda t}

  • R_{0} é a taxa de decaimento quando t=0, ou seja, no momento da morte do organismo, em decaimentos/segundo ou becquerel (Bq).
  • R é a taxa de decaimento atual.
  • \lambda é a constante de desintegração, cujo valor é:

\lambda=\frac{ln2}{T_{1/2}}=\frac{ln2}{5730}=1,209\cdot 10^{-4}

  • t é o tempo que se passou desde que o organismo morreu.
  • T_{1/2} é a meia-vida do isótopo.

A fórmula para calcular t é apenas uma manipulação da equação anterior. 

t=\frac{-ln(\frac{R}{R_{0}})}{-ln2}\cdot T_{1/2}

As equações mostradas servem para todos os isótopos e elementos radioativos.

Erros na medição

A datação por carbono 14 só é confiável para amostras de até 50.000 anos. A quantidade produzida na atmosfera não é constante, o que pode causar erros na medida. 

histórico do C14
Variação da quantidade de C14 era maior milhares de anos antes de Cristo (BC). Fonte: (Aitken, 2001).

Houve aumento na concentração deste isótopo devido aos testes nucleares no século passado. Gerando um pico na década de 1960.

pico de concentração
Fonte: EarthSky.

Os seres vivos têm vários outros isótopos radioativos, como por exemplo, o potássio 40, cuja meia vida é de 1,248 bilhões de anos. Na próxima parte, explicarei os métodos usados para medir o decaimento de carbono 14.

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