المحتوى
تحتوي نواة كل ذرة عنصرية على بروتونات ونيوترونات وإلكترونات. على الرغم من أن كل عنصر يحتوي عادةً على عدد متساوٍ من البروتونات والإلكترونات ، إلا أن عدد النيوترونات يمكن أن يختلف. عندما تحتوي ذرات عنصر واحد مثل الكربون على أعداد مختلفة من النيوترونات ، وبالتالي كتل ذرية مختلفة ، فإنها تسمى "نظائر". مثل العديد من العناصر الأخرى ، يكون للكربون نظير شائع للغاية ، والعديد من العناصر الأخرى النادرة جدًا.
الكربون 12
نظير الكربون الأكثر شيوعا هو الكربون 12. يشير اسمها إلى أن نواته تحتوي على ستة بروتونات وستة نيوترونات ، أي ما مجموعه 12. على الأرض ، يمثل الكربون -12 ما يقرب من 99 في المائة من الكربون الذي يحدث بشكل طبيعي. يستخدم العلماء وحدات الكتلة الذرية ، أو amu ، لقياس كتلة العناصر. الكربون - 12 لديه امو من بالضبط 12.000. هذا الرقم هو المعيار المرجعي لقياس الكتلة الذرية لجميع النظائر الأخرى.
نظائر أخرى
والنظيران الآخران للكربون الموجودان طبيعيا هما الكربون - 13 ، الذي يشكِّل حوالي 1 في المائة من جميع نظائر الكربون ، والكربون 14 ، الذي يمثل حوالي تريليوني من الكربون الموجود طبيعيا. تشير "13" في الكربون - 13 إلى أن نواة النظير تحتوي على سبعة نيوترونات بدلاً من ستة. الكربون 14 ، بالطبع ، يحتوي على ثمانية نيوترونات. ابتكر العلماء أيضًا نظائر كربون اصطناعية تتراوح من الكربون 8 إلى الكربون 22 ، لكن الاستخدامات العملية لهذه النظائر غير المستقرة محدودة.
الكربون 13
تُظهر الكائنات الحية تفضيلًا للكربون -12 على الكربون -13 ، وبالتالي تمتص مستويات عالية بشكل غير متناسب من الكربون -12. وهكذا ، يمكن للعلماء دراسة نسبة الكربون -13 إلى الكربون -12 في النوى الجليدية وحلقات الأشجار لتقدير التركيزات السابقة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. وبالمثل ، يمكن لعلماء المناخ تتبع هذه النسبة في مياه البحر لدراسة معدلات امتصاص المحيط لثاني أكسيد الكربون.
الكربون 14
على عكس الكربون 12 والكربون 13 ، فإن الكربون 14 مشع. بمرور الوقت ، تتحلل النظائر المشعة وتطلق كمية معينة من الإشعاع. يأخذ كل كائن حي ثاني أكسيد الكربون ، والذي يحتوي على كمية صغيرة من الكربون 14. بعد وفاة الكائن الحي ، يتحلل الكربون 14 في جسمه تدريجياً. لأن العلماء يعرفون معدل تحلل الكربون 14 ، يمكنهم فحص مستويات الكربون 14 في الكائنات القديمة لتقدير وقت عيشهم. وتسمى هذه التقنية التي يرجع تاريخها الكربون.