Carbono 14

Um isótopo radioativo do carbono com número de massa 14, 2 nêutrons a mais que o normal, encontrado naturalmente em organismos vivos, o 14C é usado para estimar a data de fósseis.

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.

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.

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.

formação carbono 14

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.

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

Lucas Makoto Tanaka dos Santos
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.

Como referenciar este conteúdo

Tanaka dos Santos, Lucas Makoto. Carbono 14. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/quimica/carbono-14. Acesso em: 19 de June de 2021.

Exercícios resolvidos

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)

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