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Radioatividade: o que é carbono 14 e para que serve

Carbono 14 é um elemento que é constantemente reposto pela Natureza, e por sorte é perfeito para datar com precisão a idade de material orgânico, mas como?

25/09/2019 às 4:09

Carbono 14 é um isótopo radioativo que a qualquer momento pode se desintegrar, liberando energia e antimatéria, e ele está neste momento dentro de você, mas não tema o clickbait, não é um mau elemento, e você vai entender direitinho como ele é extremamente útil para a Ciência!

Carbono 14 foi fundamental para determinar a idade do Sudário de Turin. Spoiler: É fake.

Carbono 14 foi fundamental para determinar a idade do Sudário de Turin, mas o Vaticano não gostou do resultado.

O que é radioatividade

Para entender a técnica de datação por Carbono 14, primeiro precisamos entender o conceito de radiação. Basicamente átomos, ao contrário do meu cheque especial gostam de viver equilibrados, vide o átomo mais simples de todos, o de Hidrogênio. Ele se resume a um elétron orbitando um próton. Só que há outro tipo, Deutério, onde o núcleo é composto de um próton e um nêutron. Ainda é hidrogênio, mas é mais pesado.

Um terceiro tipo, Trítio, têm um próton e dois nêutrons. Aqui algo interessante acontece: o átomo não está em equilíbrio, e as forças instáveis são suficientes para fazer com que eventualmente um dos nêutrons emita um elétron. Com isso ele se transforma em um próton, e o átomo deixa de ser Hidrogênio e vira um átomo de Hélio 3, com dois prótons e um nêutron, Um tipo de Hélio bem mais leve e muito melhor que hidrogênio para o Hindenburg mas agora é tarde.

Essa emissão de elétrons e outras partículas é o que chamamos de radiação, é algo totalmente aleatório, pode ocorrer a qualquer momento mas estatisticamente cada isótopo de um elemento tem seu próprio tempo. No caso do Trítio, se você deixar uma amostra em uma gaveta, em 12.3 anos metade dela terá se transformado em Hélio 3. O nome desse período de tempo é meia-vida, há elementos com meia-vida de pentelhonésimos de segundo, outros com meia-vida muito maior. Telúrio 128 tem uma meia-vida de 7.7×1024 anos, mais ou menos o tempo pra sair o Half-Life 3.

O que é carbono 14

Carbono tem isótopos estáveis e instáveis. Um instável é o Carbono 14, ele tem 6 prótons mas 8 nêutrons. O mais comum, formando 98.9% de todo o Carbono do mundo é o Carbono 12, com 6 prótons e 6 nêutrons.

Descoberto em 1939 por cientistas que estavam literalmente procurando por algum elemento como ele, nosso amigo C14 tem uma meia-vida de 5730 anos. Ele está presente em todas as coisas vivas. Ele é formato na atmosfera, quando raios cósmicos atingem átomos de Nitrogênio e os transformam em Carbono. (Nitrogênio tem número atômico 7,  Carbono 6). Na reação o átomo absorve o nêutron vindo do espaço e ao mesmo tempo expele um próton.

Esse Carbono eventualmente se torna parte de uma molécula de CO2, é absorvida por uma planta, e transformada em uma goiaba, alface ou whatever. Como a planta está constantemente absorvendo Carbono, o nivel de Carbono 14 se mantém estável, novo carbono ocupa o lugar do Carbono que eventualmente decaiu em Nitrogênio 14.

Carbono 14 é muito usado para datar múmias, elas estão bem dentro da faixa de tempo onde se consegue uma ótima precisão

Carbono 14 é muito usado para datar múmias, elas estão bem dentro da faixa de tempo onde se consegue uma ótima precisão

Essa presença de Carbono 14 vale pra planta e pra todos os organismos na cadeia alimentar, por mais indigesto que soe, caro carnívoro, sua picanha já foi um pé de capim.

Quando o organismo morre, seja uma árvore ou um comedor de picanha, ele normalmente cessa de ingerir novo carbono, e o carbono 14 em seu corpo continua a decair, a um ritmo bem previsível.

Como o Carbono 14 funciona pra datação arqueológica

Digamos que eu pegue um tomate e meça a emissão radioativa do Carbono 14 dele. Deu 100 unidades. Aí eu acho um tomate em uma tumba no Egito, meço a radioatividade e o resultado foram 50 unidades. Dá pra afirmar com razoável certeza que o segundo tomate tem 5730 anos. Aí em acho outro tomate, com 25 unidades de radiação. Pode botar no paper, ele tem 11460 anos, pois a meia-vida é o tempo para a quantidade de um isótopo em uma amostra cair pela metade.

Claro, estou simplificando muito, existem vários outros fatores que complicam a vida da datação por Carbono 14, mas em essência é isso, e antes que perguntem, o Santo Sudário foi testado em 1988 por três laboratórios, e os resultados colocaram sua criação entre 1260 e 1390 DC. Pouco mais de 100 anos parece ser muito tempo mas é uma margem de erro bem pequena.

Parte do equipamento de datação de Carbono 14 do Laboratório Lawrence Livermore

Parte do equipamento de datação de Carbono 14 do Laboratório Lawrence Livermore

Essa margem de erro se torna maior à medida em que a amostra é mais antiga, mas mesmo as modernas, não dá pra ser 100% preciso, muitos fatores afetam a quantidade de Carbono 14 na atmosfera, até mesmo tempestades solares.

As desvantagens do Carbono 14 é que ele só serve para datar material orgânico e abaixo de 50 mil anos de idade, a presença de Carbono 14 se torna pequena demais pra ser medida nas amostras.

Existem vários outros métodos de datação de artefatos e fósseis, vários usam isótopos radioativos, como Nitrogênio, Potássio, Urânio, Samário, Argônio e outros, cada um com vantagens e desvantagens, e são bem mais utilizados quando a amostra tem cara de ser bem antiga ou não é orgânica.

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