Зміст
Ядро кожного елементарного атома містить протони, нейтрони та електрони. Хоча зазвичай кожен елемент має рівну кількість протонів і електронів, кількість нейтронів може змінюватися. Коли атоми одного елемента, як вуглець, мають різну кількість нейтронів і, отже, атомну масу, їх називають «ізотопами». Як і багато інших елементів, вуглець має один дуже поширений ізотоп і кілька інших, які є досить рідкісними.
Вуглець-12
Найпоширеніший ізотоп вуглецю - це вуглець-12. Його назва означає, що його ядро містить шість протонів і шість нейтронів, загалом 12. На Землі вуглець-12 складає майже 99 відсотків природного вуглецю. Для вимірювання маси елементів вчені використовують атомні одиниці маси, або аму. У вуглецю-12 є аму рівно 12 000. Це число є еталонним стандартом для вимірювання атомної маси всіх інших ізотопів.
Інші ізотопи
Інші два ізотопи вуглецю, що зустрічаються в природі, - це вуглець-13, який містить приблизно 1 відсоток усіх ізотопів вуглецю, і вуглець-14, який становить близько двох трильйонів природного вуглецю. "13" у вуглеці-13 означає, що ядро ізотопа містить сім нейтронів замість шести. Вуглець-14, звичайно, містить вісім нейтронів. Вчені також створили штучні ізотопи вуглецю від вуглецю-8 до вуглецю-22, але практичне використання цих нестабільних ізотопів обмежене.
Вуглець-13
Живі організми виявляють перевагу вуглецю-12 перед вуглецем-13, а тому поглинають непропорційно високий рівень вуглецю-12. Таким чином, вчені можуть вивчити співвідношення вуглецю-13 до вуглецю-12 в ядрах льоду та деревних кільцях для оцінки минулих концентрацій атмосферного вуглекислого газу. Аналогічно, кліматологи можуть відстежувати це співвідношення у морській воді, щоб вивчити коефіцієнти поглинання океану вуглекислого газу.
Карбон-14
На відміну від вуглецю-12 і вуглецю-13, вуглець-14 є радіоактивним. З часом радіоактивні ізотопи розпадаються і виділяють певну кількість випромінювання. Кожен живий організм приймає вуглекислий газ, який включає невелику кількість вуглецю-14. Після вмирання організму вуглець-14 в його організмі поступово розпадається. Оскільки вченим відомо, з якою швидкістю розпадається вуглець-14, вони можуть вивчити рівень вуглецю-14 у древніх організмах, щоб оцінити, коли вони жили. Ця методика називається датуванням вуглецю.