Die technischen Details: Chemie
Atome, die die grundlegende, grundlegende Einheit aller Materie sind, können sich stark voneinander unterscheiden. Obwohl Atome zu klein sind, um sie ohne Hochleistungsmikroskope zu sehen, bestehen sie aus noch kleineren Teilchen: Protonen, Neutronen und Elektronen.
Elektronen, die extrem leichte, negativ geladene Teilchen sind, umkreisen eine zentrale Masse – den Kern eines Atoms. Atome können Elektronen gewinnen oder verlieren, die die Ladung des Atoms verändern (Ionen erzeugen). Das Atom bleibt jedoch dasselbe Element, unabhängig davon, ob es positiv, negativ oder neutral geladen ist.
Der kleine, dichte Kern (oder das Zentrum) des Atoms enthält die anderen Komponenten – die Protonen und Neutronen. Protonen sind positiv geladene Teilchen, und die Anzahl der Protonen ist immer für ein bestimmtes Element festgelegt. Mit anderen Worten, die Anzahl der Protonen verleiht jedem Element seine einzigartige, individuelle Identität. Zum Beispiel hat ein Kohlenstoffatom sechs Protonen, aber ein Atom mit nur fünf Protonen ist Bor, während ein Atom mit sieben Protonen das Element Stickstoff ist.
Neutronen sind neutral – sie haben keine Ladung. Isotope sind Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen. Obwohl Isotope desselben Elements Zwillinge sind, wenn es um Reaktivität geht, bedeutet die unterschiedliche Anzahl von Neutronen, dass sie eine unterschiedliche Masse haben. Bestimmte Isotope kommen in einigen Materialien häufiger vor als in anderen, da einige physikalische und chemische Prozesse ein Isotop einem anderen „vorziehen“. Diese Unterschiede in der Isotopenhäufigkeit werden als „Etiketten“ verwendet, um die verschiedenen CO2-Quellen in einer atmosphärischen CO2-Probe zu identifizieren. Atmosphärische Wissenschaftler der NOAA verwenden diese Isotopenmarkierungen, um zu bestimmen, wie viel Prozent dieses Kohlenstoffs aus fossilen Brennstoffen, der terrestrischen Biosphäre oder aus dem Ozean stammt.
Isotope von Kohlenstoff
Kohlenstoffisotope gibt es in drei Formen. Das mit Abstand häufigste Isotop von Kohlenstoff ist Kohlenstoff-12 (12C), das zusätzlich zu seinen sechs Protonen sechs Neutronen enthält. Das nächste schwerste Kohlenstoffisotop, Kohlenstoff-13 (13C), hat sieben Neutronen. Sowohl 12C als auch 13C werden stabile Isotope genannt, da sie im Laufe der Zeit nicht in andere Formen oder Elemente zerfallen. Das seltene Kohlenstoff-14 (14C) -Isotop enthält acht Neutronen in seinem Kern. Im Gegensatz zu 12C und 13C ist dieses Isotop instabil oder radioaktiv. Im Laufe der Zeit zerfällt ein 14C-Atom in ein stabiles Produkt.
Die überwiegende Mehrheit des auf der Erde gefundenen Kohlenstoffs ist 12C. Fast 99% des gesamten Kohlenstoffs auf der Erde ist von dieser Form. Während nur ungefähr 1% des gesamten Kohlenstoffs auf der Erde von der 13C-Isotopenform ist, ist 14C immer noch viel seltener. Nur eines von einer Billion Kohlenstoffatomen ist 14C.
Um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie wenige 14C-Atome es im Vergleich zu 12C gibt, vergleichen wir eins mit einer Billion. Eine Billion ist eine Million Millionen. Wenn Sie eine Billion Ein-Dollar-Scheine aneinanderreihen würden, würde sie sich fast von der Erde bis zur Sonne erstrecken!