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什麼是C-14
我們先從元素的概念說起。元素是具有相同核電荷數(即核內質子數)的一類原子的總稱。這一類原子質子數相同,中子數則不相同,它們互為同位素,在週期表中位置相同,共用一格。
到目前為止,碳的同位素一共有15種,可用C-8~C-22表示。其中,C-12和C-13為穩定同位素,其餘的為不穩定的放射性同位素,大多數半衰期極短,半衰期較長的有C-11(20分鐘左右)和C-14(5700年左右)。
正是因為C-14的半衰期較長,短期看則是穩定的,可以用來標記化合物為示蹤劑,探索化學與生命科學中的微觀運動;長期看又是不穩定的,可以用於考古學中測定生物死亡的年代或者古董存在的年代。
空氣中是否存在遊離的C-14?在自然界中,某一元素的各種同位素含量被稱為同位素丰度,可以理解為某種特定同位素原子總數佔該元素的總原子數的百分比。據測定,C-12的丰度為98.89%,C-13的丰度為1.11%,C-14的丰度極其微量,其餘不穩定的碳同位素幾乎可以忽略不計。因此,物質的組成中只要含有碳元素,自然會有C-12、C-13和C-14的原子。空氣中含有一定量的二氧化碳,自然也含有C-14。那麼,空氣中含有遊離的C-14嗎?
遊離態是元素存在的一種狀態,和化合態相對。元素以單質形態存在則為遊離態。在自然界中,碳的單質有石墨、金剛石、足球烯、碳奈米管等。一般而言,這些物質都不會存在於空氣中,空氣中也就不會存在遊離態的C-14。
但是在某些特定場合或情景下的空氣中會含有一定量的單質碳,比如碳粉的生產場合,碳粉會漂浮在空氣中;煤炭等含碳物質的不完全燃燒冒出的黑煙中也含有碳粉;鎂單質粉塵爆炸也會產生碳。這時候存在遊離態的碳單質,也就存在遊離態的C-14。但這些粉塵最終將會降落回地面或其他物體的表面。
遊離的C-14如何變成二氧化碳?在常溫下,碳單質的化學性質不活潑。日光照射或與空氣、水、酸、鹼等接觸都不容易發生化學反應。
如果溫度升高,碳的反應活性增強。碳可以在空氣或氧氣中燃燒生成二氧化碳;碳單質也可以在高溫下還原金屬氧化物生成二氧化碳。此時,碳單質裡的C-14原子也就轉移到了二氧化碳中。
總結空氣中游離的C-14轉變為二氧化碳必須滿足兩個條件:其一是有碳粉末漂浮在空氣中;其二是燃燒或高溫下和金屬氧化物接觸。
回覆列表
我認為空氣中游離的C14難以變成CO2。
碳14是自然界中碳元素,有三種同位素,即穩定同位素12C、13C和放射性同位素14C。 14C的半衰期為5730年,14C的應用主要有兩個方面:一是在考古學中測定生物死亡年代,即放射性測定年代法的一種,其他常用的還有鉀-氬法測定,鉀-氬法測定,熱釋光測定等;二是以14C標記化合物為示蹤劑,探索化學和生命科學中的微觀運動。在地球上有99%的碳以碳-12的形式存在,有大約1%的碳以碳-13的形式存在,只有兆分之一(0.0000000001%)是碳-14,存在於大氣中,由大氣中氮與宇宙射線作用生成,其丰度基本保持不變,是生物圈中碳-14的來源。
由於碳-14的半衰期長,性質穩定,所以我認為空氣中游離的C14難以變成CO2。