Radiocarbonmethode

Die Radiocarbon- oder C-14-Methode ist ein Verfahren zur Altersbestimmung von abgestorbenem organischen Material (z. B. die Holzplanke eines alten Schiffes oder ein fossiler Knochenfund). Um das Alter der Probe zu bestimmen, wird der Anteil des darin enthaltenen Kohlenstoffisotops 14C ermittelt. Auf diese Weise ist eine experimentelle Überprüfung geschichtlicher und vorgeschichtlicher Zeitangaben (Altersbestimmungen zwischen 400 und 30.000 Jahren mit einem Fehler von ca. 5 %) möglich.

Radiocarbonmethode
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Isotope		Radioaktivität

Radioaktiver Kohlenstoff?

Das radioaktive, d. h. instabile Kohlenstoffisotop ¹⁴C wird unter Einwirkung kosmischer Strahlung in der oberen Atmosphäre aus Stickstoff gebildet:

Zwischen Bildung und radioaktivem Zerfall des Isotopes hat sich in der Atmosphäre im Laufe der Erdgeschichte eine Gleichgewichtskonzentration von ¹⁴CO₂ bzw. eine charakteristische ¹⁴C-Aktivität eingestellt: Je Gramm Kohlenstoff zerfallen pro Minute (wenig aber messbar) 14 ¹⁴C-Atome.

Entsprechendes gilt für lebende Pflanzen und Tiere, da sich durch Stoffwechsel die eigene Gleichgewichtskonzentration von ¹⁴C an die der Atmosphäre angleicht.

"Start der C-14-Uhr"

Da mit dem Tod die 14C-Aufnahme endet, verringert sich durch den radioaktiven Zerfall auch die messbare 14C-Aktivität: nach Ablauf der ersten Halbwertszeit von 5.730 Jahren auf die Hälfte (Zerfall von 7 14C-Atomen je g C pro Min.), nach Ablauf von 11.460 Jahren auf ein Viertel (Zerfall von 3,5 14C-Atomen je g C pro Min.) usw.

Umgekehrt kann man somit aus dem Maß der in einem abgestorbenen Organismus je Gramm C noch vorhandenen ¹⁴C-Aktivität mit Hilfe der Halbwertszeit von ¹⁴C zurückrechnen, zu welchem Zeitpunkt er noch volle Aktivität besaß, d. h. wann er gestorben ist.

Wie in der Zerfallskurve ersichtlich, tendiert der ¹⁴C-Anteil gegen Null. Bereits nach sieben Halbwertszeiten liegt der ursprünglich vorhandene ¹⁴C-Anteil bei unter 1%, daher liegen die Grenzen dieser Methode zur Altersbestimmung bei ca. 30.000 Jahren.

Rechenbeispiel:

• Die ¹⁴C-Aktivität einer Probe beträgt 888 Becquerel. Welche Aktivität hätte die Probe nach einer Lagerung von 100 Jahren?
• Gegeben: A₀ = 888 Bq; t = 100 a, HWZ = 5.730 a
• Gesucht: A
• Einsetzen: A = 888 Bq · 0,5^{100 a/5.730 a} = 877 Bq

• Antwort: Die Aktivität der Probe wäre nach einer Lagerung von 100 Jahren von 888 auf 877 Becquerel gefallen.

Übungsaufgaben

Versuche zunächst, die Berechnungsbeispiele nachzuvollziehen und löse dann die folgenden Übungsaufgaben:

Im Chemiebuch ...
findest Du weitere Informationen zum Thema Radiocarbonmethode:
Chemie FOS-T     auf Seite -	Chemie heute     auf Seite 23	Elemente Chemie     auf Seite -

1. Bei einer Ausgrabung soll ein Fündstück aus Holz datiert werden. Hierzu wurde die Aktivität bestimmt, gemessen wurden 5,2 Zerfälle pro Sekunde. Der Kohlenstoffanteil der Probe beträgt 25g.
   a) Wie alt ist die Probe?
   b) Wie viele C-14-Atome enthält das Fündstück?
2. Ein bei einer Ausgrabung gefundenes Holzkohlestückchen soll datiert werden. Hierzu wird zunächst die Aktivität der Probe bestimmt, gemessen wurden 3,5 Zerfälle pro Sekunde. Zum Vergleich wird die Aktivität frischer Holzkohle mit identischer Masse gemessen, diese beträgt 5,4 Zerfälle pro Sekunde.
   Berechne das Alter der gefundenen Holzkohleprobe.

• Lösungen

Weblinks

• Radiocarbonmethode als Google-Suchbegriff
• Radiocarbonmethode in der Wikipedia
• Radiocarbonmethode hier in bs-wiki.de mit Google
• Radiocarbonmethode als Youtube-Video
• Einführung in das Thema Radiocarbonmethode mit Übungsaufgaben und Versuchsbeschreibungen auf LEIFI, der Schulphysikseite von Ernst Leitner und Uli Finckh