Kol-14 metoden

19 röster
47788 visningar
uppladdat: 2007-06-04
Inactive member

Inactive member

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete



Av: Nicolette Nadj
Datum klart: 2007-05-04
Ämne: NO/kemi
Lärare: Johan Nydevall

Inledning
Kol-14-metoden är en dateringsmetod som går ut på att mäta kol-14-halten hos olika organiska ämnen. Alla metoder används som jämförelse mellan varandra då kol-14-metoden inte är helt säker och detta är det enklaste sättet att få fram ett så korrekt svar som möjligt innan säkrare metoder har utvecklats.
Jag kommer ihåg första gången jag kom i kontakt med kol-14 metoden, det måste ha varit för ungefär två år sedan då min lärare Johan pratade osammanhängande om detta ämne. Jag förstod inte riktigt då och trots att han sen dess har förklarat det åtskilliga gånger, det är nämligen hans universalsvar på allt, så vill jag ta reda på mer.

Syfte
Jag har valt att arbeta om kol-14-metoden för att jag vill ta reda på mycket mer om denna metod och vad den används till. Jag vill också ha reda på lite bakgrundsfakta, t.ex. vem/vilka som upptäckte denna metod.
Frågeställningar
1. Vad handlar kol14-metoden om?
2. När används metoden?
3. Hur används metoden?
4. I hur stor utsträckning används den?
5. Vem upptäckte denna metod?



Grundläggande uttryck och ord

Atom innehåller: Protoner (+), elektroner (–), neutroner (+/–). Atomkärnan innehåller protoner och neutroner, elektronerna kretsar i banor runt kärnan.
Halveringstid: Mäts för att ta reda på hur stabilt ett radioaktivt ämne är. Innebär hur lång tid det tar för hälften av atomerna att sönderfalla. Efter en halveringstid återstår 50 %, efter två halveringstiden återstår 25 %, efter tre 12,5 % och så vidare. Kol-14 har en halveringstid på ungefär 5 730 år.
Isotop: (isos = samma, topos = plats, ”samma plats”) Isotoper är atomer av samma grundämnen, men de har utrustats med olika atommassa. Det kan vara så att en isotop har två extra neutroner i dess atomkärna. Detta tillstånd är instabilt. Alla atomer vill befinna sig i stabilt tillstånd. Ju fler neutroner förhållande till protoner desto mer instabil och ”tyngre” blir isotopen. De ”tyngre” blir radioaktiva, innebär att de vill falla sönder/sönderfalla. Detta pågår till det att stabilt läge uppnåtts. Sönderfall kan ske genom två olika sätt: Alfa- och betasönderfall.

Kol-14

I atmosfären finns det något som kallas kosmisk strålning, detta utsöndras från solen och består av neutroner. Kosmisk strålning är så pass starkt att neutronerna kan ändra atomers uppbyggnad. Genom att en neutron, n, och en kväveatom, N, slår sig ihop bildar en isotop som kallas kol-14 samt en väteatom. Detta kan skrivas genom formeln: n + 147N → 146C + 11H. Denna reaktion räknas som relativt vanlig på grund av att atmosfären består till 78 % av kväve. Här har kolatomen 8 neutroner istället för kol-12’s 6 neutroner.
Kol-14 är en isotop därför kommer den att vilja falla sönder. Kol-14 sönderfaller genom betasönderfall (kärnan gör om en neutron till en proton och en neutron, elektronen skickas vidare i form av en betapartikel, masstalet förblir oförändrat medan atomnumret ökar med en enhet.). När kol-14 genomgått ett betasönderfall återstår en stabil kväveatom 147N, eftersom den består av lika många protoner som neutroner. Sönderfallsprodukten brukar kallas för dotterprodukt, kväve-14 är alltså kol-14: s dotterprodukt. Kol-14 sönderfall kan skrivas med formeln: 146C→147N + e–.
Kol förekommer i allt organiskt, vilket kol-14 även gör. Nyproducerat kol-14 kan nämligen mycket lätt förenas med syre, 168O. Då bildas 14CO2, en variant av koldioxid. Koldioxid sprider sig runt i atmosfären via fotosyntes och andning, kol-14 följer med och placerar sig i allt organiskt. Kol-14 kommer att finnas lika mycket i organismen som tar upp det, som i atmosfären. Kol-14-halten kommer alltså vara den samma över allt. Organismen kommer att fortsätta ta till sig kol-14 ända tills den dör, och det är här vi kommer in på kol-14-metoden. När organismen dör fortsätter kol-14 att sönderfalla.
Men till skillnad från kol-12 utgör kol-14 endast en mycket liten del av den totala mängden kol i atmosfären. Av allt kol i atmosfären utgör kol-1 298,89 %, kol-13 (en annan radioaktiv isotop till ko-12) utgör 1,11 % och kol-14 utgör endast 0,0000000001 % av den totala mängden kol i atmosfären.

Kol-14 metoden

Kol-14-metoden är en radiometrisk dateringsmetod och används för att åldersbestämma, datera, olika föremål. Detta kan göras på flera olika sätt, men man måste alltid ha i åtanke att inga av de radiometriska dateringsmetoderna är helt säkra.
Från år 1949 och framåt arbetade Willard Frank Libby och hans team med att studera radioaktivitet, och kol-14 som går under den kategorin. Lite senare än år 1950 var Libby klar med sin teori att man kan använda kol-14 till datering av föremål innehållande kol-14. Sedan dess har hans metod utvecklats och förfinats, men den är uppbyggd på samma sätt idag som den var då den uppfanns. 1960 tilldelas Libby Nobelprisen i kemi för hans metod att använda kol-14 till åldersdatering.
På grund av att kol-14 endast förekommer i organiska ämnen, är det relativt logiskt att metoden endast går att använda på organiska material.
Eftersom att dotterprodukten vad kol-14: s sönderfall, kväve-14, blandar sig med allt annat kväve, kan man inte mäta förhållandet mellan moderisotopen och dotterisotopen. Man får istället mäta förhållandet mellan vanligt kol, som inte sönderfaller, och kol-14. Man antar att förhållandet mellan kol-12 och kol-14 har varit densamma hela tiden. Därför kan man genom att studera de olika kolisotoperna få fram hur mycket kol-14 som sönderfallit.
Här har det uppstått problem som redan funnits vid metodens början. Libby kom fram till att det fanns brister i hans metod. Förhållandena mellan kol-12 och kol-14 har inte alltid varit densamma. På senare tid har vi ökat våra utsläpp på kol-12 genom fossila bränslen, vilket ökat halten på vanligt kol. Samt det faktum att den kosmiska strålningen har trängts in i atmosfären, genom att jordens magnetfält minskats, så att radioaktivare och mer kol-14 har bildats.
Dessutom bildas kol-14 betydligt snabbare än vad det sönderfaller. För närvarande bildas 38 % mer kol-14 per tidsenhet än vad som sönderfaller. Slutsatsen till detta är att kol-14-halten ständigt ökar. Därför borde ju en fossil, ju äldre den är, ha innehållit mindre kol-14 under sin levnadstid. På grund av detta borde äldre fynd att dateras till alldeles för höga åldrar. Men ändå utgår man vid äldre fynd, att kol-14-halten förhållit sig på samma sätt gentemot kol-12 hela tiden. Och trots detta hävdar de flesta forskare att vi endast befinner oss i ett tillfälligt tillstånd av ojämnvikt.
Det tar ungefär 30 000 år från atmosfärens bildande, tills det råder jämvikt mellan kol-12 och kol-14. Och idag befinner vi oss ju i ojämnvikt mellan de olika kolisotoperna. Detta betyder då, med mycket eftertanke, att jordens atmosfär fortfarande inte är 30 000 år!

Andra sätt att andvända kol-14metoden

Det finns fler sätt att använda kol-14 till åldersbestämningar. Den första användningsmetoden, användes 1950, alltså innan Libby fick Nobelpriset. Dateringarna gjordes genom att man mätte radioaktiviteten i form av utfällt karbonat, som man fått från biologiska material. Dessa mätningar fungerade bara till en viss del, så man var tvungna att utveckla metoden till något bättre och mer avancerad. Det man gjorde då var att låta kolet övergå till gas- eller vätskeform (till exempel koldioxid eller bensen) för att man lättare skulle kunna skilja atomerna åt. Detta för att få en noggrannare mätning. Problemet med detta var att man behövde oerhörda mängder provmaterial, samt att det tog ungefär ett till två dygn att få resultat.
Ett annat exempel på hur man använder kol-14 i dateringssammanhang är att man använder spektrometrar för att få fram mängden kol-14. Jag ska lite kortfattat förklara vad spektrum går ut på: Alla ämnen som på något sätt utsöndrar ljus, har sitt eget spektrum. Så om man låter ljuset passera genom en prisma, en geometrisk figur som bryter ljus, bryts ljuset så att man får fram ett så kallat spektrum. Detta spektrum fungerar som en streckkod, där varje ämne har sin egen. När atomer tillförs energi börjar elektronerna förflytta sig mellan elektronbanorna. Det ljus som uppstår kan alltså användas till metoden på grund av att olika ämnen lyser olika stark beroende på hur mycket det finns av det.
Detta används som kol-14-metod genom att man tillför energi till delar av ämnet, så att man kan få fram en gas. När man bränner ett ämne tillförs syre, syret reagerar med kol-14 och bildar 14CO2. När gasen är varm utsöndrar den ljus på grund av att elektronerna byter banor. Genom att använda en spektrometer kan den ta reda på vilka ämnen som finns i föremålet, samt hur mycket. Detta då genom att alla ämnen har sitt eget spektrum.
Denna metod användas inte bara till att åldersbestämma arkeologiska fynd, utan också till att se hur olika stjärnor är uppbyggda genom att studera deras olika spektrum. Då kan man alltså få reda på vilka gaser till exempel solen innehåller.
Men ännu är vi inte klara med hur kol-14 kan användas till att datera olika föremål. Det finns en accelerator kallas AMS (Accelerator Mass Spectrometry) som utnyttjar de elektriska och magnetiska fältens förmåga att separera och identifiera joner. Acceleratorns uppgift är att dela kol-14-atomerna från alla andra atomer som de brukar vara bundna till. AMS använder sig av en metod kallad Van de Graaff. Den går helt enkelt ut på att separera joner. Den separerar negativa från positiva joner.
AMS är mycket känslig och noggrann. Moderna AMS system kan finna en ensam kol-14 bland 1015 kol-12 grannar. Detta ger en positiv synvinkel av metoden. Alltså behöver man endast använda små prover för att få resultat, vilket rent ut sagt är omöjligt för andra metoder.



Diskussion

Som avslutning på mitt arbete om kol-14 metoden vill jag ta upp att det finns inga radioaktiva dateringsmetoder som är säkra. Det finns exempel då man har tagit levande föremål och daterat dem. Man har då kommit fram till att dessa levande föremål är 2- 27 000 år gamla, vilket på något sätt får mig att tvivla på att metoden är säker. Förmodligen beror detta exempel på att under den perioden experimentet utfördes, var det en extremt låg halt av kol-14 i atmosfären, vilket måste ha gjort att utslagen blev så felaktiga.
Kol-14 metoden anses förmodligen vara relativt säker ungefär 10 000 år bak i tiden. Men efter börjar kol-14-halten plana ut sig mer och mer, vilket gör att det blir svårt att veta om föremålet är 30 000 år gammalt eller 40 000 år.
Andra exemplen på denna relativa felaktighet är att man har daterat olja- och kolfyndigheter. De har gett utslag på att vara mellan några tusen till tiotusen år. Men enligt evolutionen är olja- och kollagren miljontals år gamla, och därför borde all kol-14 vara sönderfallen för länge sedan.
På grund av att metoden ger så felaktiga mätningar borde det finnas ett litet fel i de antaganden som ligger bakom metoden. Men utan att vara professor i kemi och fysik vill jag inte dra några förhastade slutsatser, men det kan handla om en simpel kalkylering som ingen brydde sig att dubbelkolla, men som egentligen kunde innehålla ett slarvfel.
För att få fram så korrekta mätningar som möjligt använder man sig av alla de metoder jag skrivit om. Detta gör man för att jämföra, om man ser att alla mätningar fått fram liknande resultat godtas de. Närmare en tredjedel av alla kol-14 mätningar ignoreras på grund av att de anses omöjliga, som med mitt exempel om det levande föremålet.
Jag skulle vilja sammanfatta detta arbete med att påstå att denna upptäck av kol-14 metoden måste ha påbörjat en arkeologisk revolution, äntligen kunde man ta reda på hur gammalt det man hittade var. Äntligen fanns det något som kunde fastställa evolutionisternas uträkningar. Jag menar, är det inte evolutionisterna som har det sista ordet när det gäller livet och organismernas utveckling?
Men kan inte kol-14 metoden användas inom något annat ämne? Kanske inom medicinen? Jag har läst en artikel om att forskaren Jonas Frisén har med hjälp av kol-14 metoden kunnat fastställa cellers ålder, celler i hjärnan. Detta har han kommit fram till genom att ha studerat människans hjärna.
Jag tycker att det är oerhört bra och viktigt att man kan använda olika metoder och användningssätt genom olika om...

...läs fortsättningen genom att logga in dig.

Medlemskap krävs

För att komma åt allt innehåll på Mimers Brunn måste du vara medlem och inloggad.
Kontot skapar du endast via facebook.

Källor för arbetet

Saknas

Kommentera arbetet: Kol-14 metoden

 
Tack för din kommentar! Ladda om sidan för att se den. ×
Det verkar som att du glömde skriva något ×
Du måste vara inloggad för att kunna kommentera. ×
Något verkar ha gått fel med din kommentar, försök igen! ×

Kommentarer på arbetet

  • Inactive member 2008-03-31

    Skitt! :) bra! Lärde mig mycke

  • Inactive member 2008-05-27

    Vad fick du för betyg?

  • Inactive member 2016-01-25

    Otroligt bra skrivet! Jag undrar bara om du har någon video där man förklarar så jag hör istället för att läsa?

Källhänvisning

Inactive member [2007-06-04]   Kol-14 metoden
Mimers Brunn [Online]. https://mimersbrunn.se/article?id=8399 [2022-11-28]

Rapportera det här arbetet

Är det något du ogillar med arbetet? Rapportera
Vad är problemet?



Mimers Brunns personal granskar flaggade arbeten kontinuerligt för att upptäcka om något strider mot riktlinjerna för webbplatsen. Arbeten som inte följer riktlinjerna tas bort och upprepade överträdelser kan leda till att användarens konto avslutas.
Din rapportering har mottagits, tack så mycket. ×
Du måste vara inloggad för att kunna rapportera arbeten. ×
Något verkar ha gått fel med din rapportering, försök igen. ×
Det verkar som om du har glömt något att specificera ×
Du har redan rapporterat det här arbetet. Vi gör vårt bästa för att så snabbt som möjligt granska arbetet. ×