14.მე-14 ჯგუფის ელემენტები

14.1.ნახშირბადი

კითხვა:

რამდენი ბუნებრივი სტაბილური იზოტოპი აქვს ნახშირბადს? როგორ წარმოიქმნება ბუნებაში ნახშირბადის რადიოაქტიური იზოტოპი ^14C? რა გამოყენება აქვს ¹⁴C იზოტოპს?

პასუხი:

ვილიარდ ფრანკ ლიბი (1908-1980)

ბუნებაში ნახშირბადი არსებობს ორი სტაბილური იზოტოპის სახით. ესენია ¹²C (98.892%) და ¹³C (1.108 %).

ნახშირბად-14 იზოტოპი მიიღება ატმოსფეროში არსებულ აზოტზე კოსმოსური სხივების მოქმედებით:

რადიოაქტიური ¹⁴C იზოტოპი იშლება შემდეგი ტოლობის მიხედვით:

ხელოვნურად არის მიღებული აგრეთვე რადიოაქტიური იზოტოპები მასური რიცხვებით 10-დან 16-ის ჩათვლით.

ატმოსფეროში (ჰაერში) მიიღება ¹⁴CO₂, რომელიც ჰაერში შეერევა არარადიოაქტიურ ნახშირორჟანგს. მის ნაწილს შთანთქავს მცენარეები, ნაწილს კი მდინარეები და ზღვის წყალი.

მცენარეები მას ღებულობენ ფოტოსინთეზისათვის. ცოცხალ ორგანიზმში ¹⁴C იზოტოპის შემცველობა მუდმივია, რადგან მისი შევსება ჰაერიდან მუდმივად ხდება. სიცოცხლის შეწყვეტის შემდეგ ¹⁴C იზოტოპის შევსება (ფოტოსინთეზი) წყდება, ხოლო რადიოაქტიური დაშლა გრძელდება. მკვდარ და ცოცხალ ორგანიზმში ¹⁴C იზოტოპის დაშლილი რაოდენობის გაზომვით ადგენენ ორგანული წარმოშობის არქეოლოგიური ნამარხების ასაკს. ¹⁴C და ¹²C შორის თანაფარდობის შემცირება შეიძლება გამოვიყენოთ ნიმუშის ასაკის დასადგენად. ამისათვის გამოიყენება ფორმულა:

                                              (1)

l პირველი რიგის რეაქციის სიჩქარის მუდმივაა (1.21´10^-4 წელი^-1). (1) ფორმულიდან ასაკის დასადგენი დრო (t) ტოლია:

სადაც, N_o და N_t არის ¹⁴C იზოტოპის რაოდენობა t=0 და დროის ნებისმიერი მომენტისთვის (ახალ და ძველ ნიმუშში).

1960 წელსამერიკელ მეცნიერს, ვილიარდ ფრანკ ლიბის (იხ. სურათი) მიენიჭა ნობელის პრემია ქიმიაში რადიოაქტიური ნახშირბადით არქეოლოგიური ნიმუშების ასაკის დადგენის მეთოდის შემუშავებისათვის.

ეს მეთოდი ფართოდ გამოიყენება ანთროპოლოგიაში.

რამდენიმე წლის წინ (1999-2001 წწ) საქართველოში, კერძოდ დმანისის რაიონში არქეოლოგიური გათხრების დროს აღმოაჩინეს უძველესი ადამიანის სხეულის ნაწილები (აფრიკის შემდეგ უძველესი ადამიანის ძვლები დმანისშია აღმოჩენილი. მეცნიერები მათ “დმანისის პირველ ევროპელებს” უწოდებენ). მეცნიერებმა ამ ნაწილებისაგან აღადგინეს გამოსახულება და მიიღეს მამაკაცისა და ქალის სურათები. მათ სახელებიც შეურჩიეს ზეზვა და მზია. არქეოლოგთა ვარაუდით, მათი გეოლოგიური ასაკი დაახლოებით მილიონ შვიდასი ათასი წელია.