Radiocarbonmethode: Unterschied zwischen den Versionen

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Um das Alter der Probe zu bestimmen, wird der Anteil des darin enthaltenen [[Isotope#Kohlenstoff|Kohlenstoffisotops <sup>14</sup>C]] ermittelt.
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eingestellt. Diese [[Aktivität]] beträgt 16 <sup>14</sup>C-Atom-Zerfällen je g [[Kohlenstoff]] pro Minute, ist also außerordentlichgering. Gleiches gilt für lebende Pflanzen und Tiere, die durch Stoffwechsel die Gleichgewichtskonzentration von [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]] in sich aufnehmen und sie während ihrer Lebenszeit infolge des
 
dauernden Ausgleichs mit der Umwelt konstant halten.
 
  
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Entsprechendes gilt für lebende Pflanzen und Tiere, da sich durch Stoffwechsel die eigene Gleichgewichtskonzentration von [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]] an die der [[Atmosphäre]] angleicht.
 
 
Da mit dem Tod die [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]]-Aufnahme endet, verringert sich durch den [[Radioaktivität|radioaktiven Zerfall]] auch die messbare [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]]-[[Aktivität]]:
 
* nach Ablauf von 5.730 Jahren auf die Hälfte ([[Halbwertszeit]], Zerfall von 8 [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]]-Atomen je g [[C]] pro Min.),
 
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* nach Ablauf der ersten [[Halbwertszeit]] von 5.730 Jahren auf die Hälfte (Zerfall von 7 [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]]-Atomen je g [[C]] pro Min.),
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* nach Ablauf von 11.460 Jahren auf ein Viertel (Zerfall von 3,5 [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]]-Atomen je g [[C]] pro Min.) usw.
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Umgekehrt kann man somit aus dem Maß der in einem abgestorbenen Organismus je Gramm [[C]] noch vorhandenen [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]]-[[Aktivität]]
 
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mit Hilfe der [[Halbwertszeit]] von [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]] zurückrechnen, zu welchem Zeitpunkt er noch volle [[Aktivität]] besaß, d. h. wann er gestorben ist.
 
mit Hilfe der [[Halbwertszeit]] von [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]] zurückrechnen, zu welchem Zeitpunkt er noch volle [[Aktivität]] besaß, d. h. wann er gestorben ist.
  
[http://www.roro-seiten.de/physik/zerfall/c14-methode.html Berechnungsbeispiel]
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Wie in der Zerfallskurve ersichtlich, tendiert der [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]]-Anteil gegen Null. Bereits nach sieben [[Halbwertszeit]]en liegt der ursprünglich vorhandene [[Isotope#Kohlenstoff|<sup>14</sup>C]]-Anteil bei unter 1%, daher liegen die Grenzen dieser Methode zur Altersbestimmung bei ca. 30.000 Jahren.
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'''Rechenbeispiel:'''
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* Die <sup>14</sup>C-[[Aktivität]] einer Probe beträgt 888 Becquerel. Welche Aktivität hätte die Probe nach einer Lagerung von 100 Jahren?
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* Gegeben: '' A<sub>0</sub>'' = 888 Bq; ''t'' = 100 a, ''HWZ'' = 5.730 a
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* Gesucht: ''A''
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* Einsetzen: {{Formel|1=''A'' = 888 Bq{{*}}0,5<sup>''100 a/[[Halbwertzeit|5.730 a]]''</sup> = 877 Bq}}
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* Antwort: Die Aktivität der Probe wäre nach einer Lagerung von 100 Jahren von 888 auf 877 Becquerel gefallen.
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== Übungsaufgaben ==
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Versuche zunächst, die [http://www.roro-seiten.de/physik/zerfall/c14-methode.html Berechnungsbeispiele] nachzuvollziehen und löse dann die folgenden Übungsaufgaben:
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# 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.<br /> a) Wie alt ist die Probe?<br /> b) Wie viele C-14-Atome enthält das Fündstück?
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# 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.<br /> Berechne das Alter der gefundenen Holzkohleprobe.
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* [[Radiocarbonmethode: Lösungen|Lösungen]]
  
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{{LEIFI|anwendungen-der-kernphysik}}
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[[Kategorie:Biologie]]
 
[[Kategorie:Biologie]]
 
[[Kategorie:Chemie]][[Kategorie:Methoden]]
 
[[Kategorie:Chemie]][[Kategorie:Methoden]]
 
[[Kategorie:Physik]]
 
[[Kategorie:Physik]]

Aktuelle Version vom 15. März 2015, 21:00 Uhr

C14.jpg 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.
Australopithecus.jpg
Radiocarbonmethode
vernetzte Artikel
Isotope Radioaktivität

Radioaktiver Kohlenstoff?

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

C-14.png

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"

Halbwertszeit.gif 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 · 0,5100 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.

Weblinks