Question

碳14的半衰期怎么算?

Answer 1

放射性同位素C-14的应用
自然界中碳元素有三种同位素,即稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C,14C的半衰期为5730年,14C的应用主要有两个方面：一是在考古学中测定生物死亡年代,即放射性测年法；二是以14C标记化合物为示踪剂,探索化学和生命科学中的微观运动.
一、14C测年法
自然界中的14C是宇宙射线与大气中的氮通过核反应产生的.碳-14不仅存在于大气中,随着生物体的吸收代谢,经过食物链进入活的动物或人体等一切生物体中.由于碳-14一面在生成,一面又以一定的速率在衰变,致使碳-14在自然界中（包括一切生物体内）的含量与稳定同位素碳-12的含量的相对比值基本保持不变.
当生物体死亡后,新陈代谢停止,由于碳-14的不断衰变减少,因此体内碳-14和碳-12含量的相对比值相应不断减少.通过对生物体出土化石中碳-14和碳-12含量的测定,就可以准确算出生物体死亡（即生存）的年代.例如某一生物体出土化石,经测定含碳量为M克（或碳-12的质量）,按自然界碳的各种同位素含量的相对比值可计算出,生物体活着时,体内碳-14的质量应为 m克.但实际测得体内碳-14的质量内只有m克的八分之一,根据半衰期可知生物死亡已有了3个5730年了,即已死亡了一万七千二百九十年了.美国放射化学家W．F．利比因发明了放射性测年代的方法,为考古学做出了杰出贡献而荣获1960年诺贝尔化学奖.
由于碳-14含量极低,而且半衰期很长,所以用碳-14只能准确测出5～6万年以内的出土文物,对于年代更久远的出土文物,如生活在五十万年以前的周口店北京猿人,利用碳-14测年法是无法测定出来的.
二、碳-14标记化合物的应用
碳-14标记化合物是指用放射性14C取代化合物中它的稳定同位素碳-12,并以碳-14作为标记的放射性标记化合物.它与未标记的相应化合物具有相同的化学与生物学性质,不同的只是它们带有放射性,可以利用放射性探测技术来追踪.
自 20世纪 40年代,就开始了碳-14标记化合物的研制、生产和应用.由于碳是构成有机物三大重要元素之一,碳-14半衰期长,β期线能量较低,空气中最大射程 22cm,属于低毒核素,所以碳-14标记化合物产品应用范围广.至80年代,国际上以商品形式出售的碳-14标记化合物,包括了氨基酸、多肽、蛋白质、糖类、核酸类、类脂类、类固醇类及医学研究用的神经药物、受体、维生素和其他药物等,品种已达近千种,约占所有放射性标记化合物的一半.
以碳-14为主的标记化合物在医学上还广泛用于体内、体外的诊断和病理研究.用于体外诊断的竞争放射性分析是本世纪60年代发展起来的微量分析技术.应用这种技术只要取很少量的体液（血液或尿液）在化验室分析后,即可进行疾病诊断.由于竞争放射性分析体外诊断的特异性强,灵敏度高,准确性和精密性好,许多疾病就可能在早期发现,为有效防治疾病提供了条件.
碳-14标记化合物作为灵敏的示踪剂,具有非常广泛的应用前景.
碳13是碳的稳定同位素之一,在地球自然界的碳中占约1.109%.
Because of its nuclear spin properties (spin +1/2, just like the hydrogen atom), this isotope responds to a resonant radiofrequency(RF) signal. The absorption and emission of the RF signal by the nuclei can be monitored and detected using NMR spectroscopy, a technique that gives information on the the identity and number of atoms adjacent to other atoms in said molecule = thereby giving clues to the structure of an organic molecule. C-12 has zero spin and does give a signal in NMR and since only 1% of the atoms in a molecule are C-13, it is unlikely that carbon-carbon coupling is seen and acquiring a carbon-13 NMR spectrum can take much time, often a couple of minutes or hours, because many scans have to be added together in order to have results distinguishable from background noise.
Detection by mass spectroscopy A mass spectrogram of an organic compound will usually contain a small peak of one mass unit greater than the apparent molecular ion peak (M). This is known as the M+1 peak and originates due to the presence of carbon-13 atoms. A molecule containing one carbon atom will be expected to have an M+1 peak of approximately 1.1% of the size of the M peak as 1.1% of the carbon atoms will be carbon-13 rather than carbon-12. Similarly a molecule containing two carbon atoms will be expected to have an M+1 peak of approximately 2.2% of the size of the M peak, as there is double the previous likelihood that a molecule will contain a carbon-13 atom.
In the above the mathematics and chemistry have been simplified, however it can be used effectively to give the number of carbon atoms for small to medium sized organic molecules. In the following formula the result should be rounded to the nearest integer:
C = number of C atoms X = amplitude of the M ion peak Y = amplitude of the M+1 ion peak
Carbon-13-enriched compounds are used in the research of metabolic processes by means of mass spectroscopy. Such compounds are safe because they are non-radioactive.en:Carbon-13 fi:Hiili-13
取自"http://www.wiki.cn/wiki/%E7%A2%B313"
12C是质子数和中子都为6的碳原子,它是碳元素的一种同位素,在世界现存碳元素中丰度为98.89%,是最常见的碳同位素.
碳12原子被用来作为阿伏伽德罗常数的标准：12克碳12中所含原子的个数被定义为阿伏伽德罗常数6.022×1023.