I dettagli tecnici: Chimica
Gli atomi, che sono l’unità fondamentale di tutta la materia, possono differire notevolmente l’uno dall’altro. Sebbene gli atomi siano troppo piccoli per vedere senza usare microscopi ad alta potenza, sono composti da particelle ancora più piccole: protoni, neutroni ed elettroni.
Gli elettroni, che sono particelle estremamente leggere e caricate negativamente, orbitano attorno a una massa centrale, il nucleo di un atomo. Gli atomi possono guadagnare o perdere elettroni, che cambiano la carica dell’atomo (creando ioni). Tuttavia, l’atomo rimane lo stesso elemento se ha una carica positiva, negativa o neutra.
Il piccolo nucleo (o centro) denso dell’atomo contiene gli altri componenti: i protoni e i neutroni. I protoni sono particelle cariche positivamente e il numero di protoni è sempre fisso per un particolare elemento. In altre parole, il numero di protoni è ciò che dà ad ogni elemento la sua identità unica e individuale. Ad esempio, un atomo di carbonio ha sei protoni, ma un atomo con solo cinque protoni è il boro mentre un atomo con sette protoni è l’elemento azoto.
I neutroni sono neutrali – non hanno carica. Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno un numero diverso di neutroni. Sebbene gli isotopi dello stesso elemento siano gemelli quando si tratta di reattività, il diverso numero di neutroni significa che hanno una massa diversa. Alcuni isotopi sono più abbondanti in alcuni materiali rispetto ad altri poiché alcuni processi fisici e chimici “preferiscono” un isotopo rispetto ad un altro. Queste differenze nell’abbondanza isotopica sono utilizzate come “etichette” per identificare le diverse fonti di CO2 trovate in un campione di CO2 atmosferico. Gli scienziati atmosferici NOAA usano queste etichette isotopiche per determinare quale percentuale di quel carbonio è derivato da combustibili fossili, dalla biosfera terrestre o dall’oceano.
Isotopi di carbonio
Isotopi di carbonio sono disponibili in tre forme. Di gran lunga l’isotopo più comune del carbonio è il carbonio-12 (12C), che contiene sei neutroni oltre ai suoi sei protoni. Il prossimo isotopo di carbonio più pesante, il carbonio-13 (13C), ha sette neutroni. Sia 12C che 13C sono chiamati isotopi stabili poiché non decadono in altre forme o elementi nel tempo. Il raro isotopo carbonio-14 (14C) contiene otto neutroni nel suo nucleo. A differenza di 12C e 13C, questo isotopo è instabile o radioattivo. Nel corso del tempo, un atomo 14C decadrà in un prodotto stabile.
La stragrande maggioranza di tutto il carbonio trovato sulla Terra è 12C. Quasi il 99% di tutto il carbonio sulla Terra è di questa forma. Mentre solo circa l ‘ 1% di tutto il carbonio sulla Terra è della forma isotopica 13C, 14C è ancora molto più raro. Solo uno su ogni trilione di atomi di carbonio è 14C.
Per avere un’idea di quanto pochi atomi 14C ci siano rispetto a 12C, confrontiamo uno a un trilione. Un trilione è un milione di milioni. Se hai messo in fila un trilione di banconote da un dollaro, si estenderebbe quasi dalla Terra al sole!