O carbono 14, também representado como 14C, é um isótopo radioativo do carbono, que é encontrado naturalmente na atmosfera terrestre, surge após raios cósmicos atingirem o planeta. Sua propriedade de decaimento radioativo permite que cientistas estimem as datas de fósseis encontrados em sítios arqueológicos. Saiba mais sobre esse isótopo e como a datação é feita.
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O que é o carbono 14
Isótopos são aqueles átomos que possuem mesmo número de prótons, mas número de nêutrons diferentes. Ou seja, são o mesmo elemento que se diferencia em número de massa atômica. O 14C é um isotopo do carbono 12 (12C). Ambos possuem 6 prótons, mas o carbono 14 possui 2 nêutrons a mais, totalizando 8. A soma dos prótons e nêutrons é igual à massa atômica do átomo, por isso 6 + 8 = 14.
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Também chamado de radiocarbono, o 14C possui um decaimento radioativo instável. Ele está presente em todos os organismos vivos em concentração constante, mas quando esse ser morre, ele passa a decair lentamente, levando cerca de 5730 anos para que sua concentração caia pela metade (tempo de meia-vida)
Como surge o carbono 14
Raios cósmicos vindos do espaço atingem a Terra diariamente. Eles possuem uma energia altíssima e são capazes de desestabilizar até mesmo os núcleos dos átomos de elementos presentes na atmosfera.
É exatamente isso que acontece, nêutrons presentes nos raios cósmicos atingem átomos de nitrogênio (14N e 7 prótons), porém, para voltar a estabilidade, um próton é expulso do núcleo. Essa expulsão faz com que o átomo se torne outro elemento, com 6 prótons, o isótopo do carbono com 14 nêutrons.
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Datação por carbono 14
Em 1947, o químico Willard Libby descobriu uma propriedade que mudou a arqueologia. Conforme o que ele descobriu, foi possível estimar a idade de fósseis de animais e plantas encontrados em sítios arqueológicos. Isso é feito pela análise da porcentagem de 14C nos objetos.
Como funciona
Quando se forma na atmosfera, o radiocarbono reage com o oxigênio, formando uma molécula de gás carbônico isotopicamente marcada (14CO2) que, depois, se torna comum na camada habitável da Terra. As plantas, no momento da fotossíntese, assimilam o gás carbônico. Humanos e animais herbívoros se alimentam dessas plantas e acabam incorporando o carbono 14.
Na atmosfera e nos seres vivos, a quantidade de carbono 14 é constante, mas a partir de quando um ser vivo morre, o 14C passa a decair por processos radioativos, se tornando gradativamente menor. Utilizando equipamentos que são capazes de analisar os isótopos de Carbono no objeto, é possível estimar a data de morte deste, visto que a quantidade de 14C no tecido orgânico passará para a metade em 5730 anos.
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É uma técnica muito utilizada na arqueologia para determinação da idade de fósseis ou objetos encontrados em escavações. Apesar disso ela é confiável somente para objetos que tenham no máximo 50 mil anos, já que a partir de 10 meias-vidas dos elementos, a datação passa a ter muito ruído e não é mais confiável.
Carbono 12 X carbono 14
O carbono 12 é o carbono predominante, em termos isotópicos. É estável e corresponde a 98,9 % dos isótopos de carbono existentes. É o encontrado na composição de substâncias inorgânicas como diamante e grafite, além dos compostos orgânicos. Já, o carbono 14, é um isótopo instável que está presente em tecidos vivos (de plantas e animais). Por ser instável, decai em um ritmo lento e contínuo, a partir da morte de um organismo vivo.
Vídeos sobre o radiocarbono
Agora vamos ver alguns vídeos que nos ajudam a entender de onde surge e como é feita a datação de carbono 14.
Como funciona a datação por carbono 14
A presença de isótopos de carbono em seres vivos é importante em diversos ramos da ciência, principalmente para arqueologia. Isso porque, a partir da concentração de 14C nos fósseis é possível determinar uma data desde quando o ser vivo morreu. Saiba, nesse vídeo, como exatamente é feita a datação por 14C.
Tempo de meia-vida e exercício sobre datação com carbono 14
A datação por 14C é diretamente relacionada à uma propriedade conhecida como tempo de meia-vida. Ela diz respeito ao tempo necessário para que um elemento radioativo perca metade da sua concentração atual. A do carbono 14 é de 5730 anos. Entenda melhor essa propriedade e resolva um exercício sobre esse conteúdo muito cobrado em vestibulares e no ENEM.
Utilizando o carbono 14 para determinar a idade de múmias
De onde vem o carbono 14 e como é possível utilizar esse isótopo para fazer a determinação de idade de múmias? O 14C surge a partir dos raios cósmicos que atingem o planeta terra e todo ser vivo acaba possuindo em seu organismo uma determinada quantidade do isótopo. Saiba tudo sobre esse assunto e tenha suas dúvidas sanadas com esse vídeo animado e bem explicativo.
Enfim, o carbono 14 é essencial para diferentes campos da ciência, mais ainda na determinação da idade de fósseis pela datação de 14C. Estude também sobre o átomo de hidrogênio, um elemento que também possui isótopos presentes na natureza.
Referências
Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente (2005) – Peter Atkins e Loretta Jones
Química: a ciência central (1999) – Theodore L. Brown, Eugene H. LeMay, Bruce E. Bursten e Julia R. Burdge
Química Orgânica (1976) – T. W. Graham Solomons
Química Orgânica – Volume 1 (1987) – Paula Yurkanis Bruice
Por Lucas Makoto Tanaka dos Santos
Bacharel em Química pela Universidade Estadual de Maringá (UEM), mestrando em Química Analítica, com ênfase em desenvolvimento de métodos analíticos, metabolômica e espectrometria de massas no Laboratório de Biomoléculas e Espectrometria de Massas (LaBioMass), na mesma universidade.
Tanaka dos Santos, Lucas Makoto. Carbono 14. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/quimica/carbono-14. Acesso em: 24 de November de 2024.
1. [ENEM 2016]
Pesquisadores recuperaram DNA de ossos de mamute (Mammuthus primigenius) encontrados na Sibéria, que tiveram sua idade de cerca de 28 mil anos confirmada pela técnica do carbono-14.
FAPESP. DNA de mamute é revelado. Disponível em: http://agencia.fapesp.br. Acesso em: 13 ago. 2012 (adaptado).
A técnica de datação apresentada no texto só é possível devido à:
A) Proporção conhecida entre carbono-14 e carbono-12 na atmosfera ao longo dos anos.
B) Decomposição de todo o carbono-12 presente no organismo após a morte.
C) Fixação maior do carbono-14 nos tecidos de organismos após a morte.
D) Emissão de carbono-12 pelos tecidos de organismos após a morte.
E) Transformação do carbono-12 em carbono-14 ao longo dos anos
Conhecendo-se a proporção entre carbono-14 e carbono-12, é possível fazer a datação arqueológica não só do mamute encontrado na Sibéria, mas também de diversos outros materiais arqueológicos e históricos.
2.
Artefatos arqueológicos são datados a partir de métodos que se baseiam em radioisótopos, em especial o 14C, já que é um dos mais conhecidos e confiáveis. Considerando que o tempo de meia vida (t1/2) do 14C é de 5730 anos, qual é a data estimada de morte de um fóssil encontrado cuja atividade de 14C equivale a 12,5% da atividade inicial, ou seja, no momento que o animal morreu?
100% → 50% → 25% → 12,5%.
Cada uma das setas representa uma meia-vida do carbono-14. Dessa forma, 3 meias-vidas ocorreram desde a data de morte do animal, já que a porcentagem atual corresponde a 12,5% de 14C inicial. Sendo assim, o animal morreu há 17 190 anos (3 x 5 730)