شبكة بحوث وتقارير ومعلومات
تجربة هيدر2
اليوم: الجمعة 29 مارس 2024 , الساعة: 3:23 م


اخر المشاهدات
الأكثر قراءة
اعلانات

مرحبا بكم في شبكة بحوث وتقارير ومعلومات


عزيزي زائر شبكة بحوث وتقارير ومعلومات.. تم إعداد وإختيار هذا الموضوع تأريخ بالكربون المشع خلفية فيزيائية وكيميائية # اخر تحديث اليوم 2024-03-29 فإن كان لديك ملاحظة او توجيه يمكنك مراسلتنا من خلال الخيارات الموجودة بالموضوع.. وكذلك يمكنك زيارة القسم , وهنا نبذه عنها وتصفح المواضيع المتنوعه... آخر تحديث للمعلومات بتاريخ اليوم 03/10/2023

اعلانات

تأريخ بالكربون المشع خلفية فيزيائية وكيميائية # اخر تحديث اليوم 2024-03-29

آخر تحديث منذ 5 شهر و 27 يوم
1 مشاهدة

خلفية فيزيائية وكيميائية


تأريخ بالكربون المشع تصغير يسار صورة توضح ما يحصل لكربون في دورته


الكربون لدية نظيرين غير مشع (مستقر) هما الكربون-12 12C والكربون-13 13C وهناك كميات ضئيلة من النظير (غير المستقر) الكربون-14 14C، المعروف أيضا باسم الكربون المشع. ونصف عمر14C (الوقت الذي يستغرقه نصف كمية معينة من 14C للاضمحلال) حوالي 5,730 سنة، لذا فإن تركيزه في الغلاف الجوي قد ينخفض على مدى آلاف السنين. ومع ذلك، فإنه يجري دوماً إنتاج 14C في الطبقة السفلى من ستراتوسفير الستراتوسفير تروبوسفير والتروبوسفير العلوي بواسطة أشعة كونية الأشعة الكونية ، التي تولد بدورها نيوترون النيوترونات التي تشكّل 14C عندما تضرب ذرة ذرات نظائر النيتروجين النيتروجين-14 14N.





Carbon 14 formation and decay.svg cenrer 400 1 تشكيل الكربون-14

2 اضمحلال الكربون-14

3 المعادلة هي للكائنات الحية، و علامة عدم المساواة هي للكائنات الميتة، بحيث يبدأ اضمحلال الكربون-14 (انظر 2).

توصف عملية تكوين الكربون-14 من قبل التفاعل النووي التالي، حيث n يمثل نيوترون النيوترون و P يمثل بروتون



n + mathrm ^ 14 _ 7 N^+
ightarrow mathrm ^ 14 _ 6 C + p



بمجرد إنتاج الكربون-14 يتحد بسرعة مع أكسجين الأكسجين في الغلاف الجوي لتشكيل ثنائي أكسيد الكربون (CO2) و ثنائي أكسيد الكربون المنتج من هذه العملية ينتشر في الغلاف الجوي و يذوب في المحيط، و كذلك يتم تناولها من قبل النباتات من خلال عملية التمثيل الضوئي. الحيوانات تأكل النباتات، وفي نهاية المطاف، يتوزع الكربون المشع في جميع أنحاء غلاف حيوي المحيط الحيوي . وتسمى هذه العملية دورة الكربون بدورة الكربون .

إذا فُرض أن تدفق الأشعة الكونية ظل ثابتا على مدى المئة ألف سنة الماضية ، فالكربون-14 أُنتج بمعدل ثابت، و بما أنه كذلك فسيكون اضمحل بمعدل ثابت، وعلى ذلك تكون نسبة الكربون المشع إلى غير المشع ثابتة .


وبناءً على هذه الافتراضات فستكون نسبة 14C إلى 12C في الطبيعة 1.5 جزء من 14C إلى 1012 جزء من 12C.

اكتشاف طريقة التأريخ باستخدام الكربون


في منتصف أربعينيات القرن الماضي ،أدرك ويلارد ليبي - الذي كان في جامعة شيكاغو - أن اضمحلال الكربون-14 قد يؤدي إلى وسيلة لتأريخ المادة العضوية . ليبي نشر ورقة في عام 1946 م و بيّن أن الكربون في المواد الحية قد يشمل الكربون-14 وكذلك الكربون غير المشع .ليبي وعدد ممن هم معه بدأوا بتجربة مع غاز الميثان الذي تم جمعه من الصرف الصحي في بالتيمور (ماريلاند) بالتيمور ، و بعد فصل النظائر تبينوا أن العينات تحتوي على الكربون المشع (كربون-14).Bowman, < >Radiocarbon Dating, p.  9. vcite journal last Libby first W. F. Atmospheric Helium Three and Radiocarbon from Cosmic Radiation journal Phys. Rev. volume 69 issue 671 pages 2 year 1946 month June doi 1103/PhysRev.69.671.2 .





على النقيض من ذلك ، فغاز الميثان الناتج من النفط لم يحتوِ على أي نشاطٍ للكربون المشع . وقد لخصت النتائج في ورقة في دورية ساينس العلمية التي تنشرها الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم في عام 1947م، و علق الباحثون أن نتائجها تبين أنه سيكون من الممكن تأريخ المواد العضوية بناء على المواد التي تحتوي على الكربون فيها vcite journal authors Anderson, E. C. Libby, W. F. Weinhouse, S. Reid, A. F. Kirshenbaum, A. D. and Grosse, A. V. Radiocarbon from cosmic radiation journal Science volume 105 issue 2765 pages 576–577 year 1947 month May doi
10.1126
/science.105.2735.576 bibcode 1947Sci...105..576A .وهنا قام ويلارد ليبي ليبي و جيمس ارنولد باختبارها على عينات من الخشب معروفة العمر، فقاما بأخذ عينتين من الخشب أُخذتا من قبر فرعون الفرعونين المصريين ، زوسر و سنفرو ، كانتا مؤرختين لـ 2625 قبل الميلاد زائد أو ناقص 75 عاما ، وعندما أرخت عبر الكربون المشع تبين أنها تعود إلى ما متوسطه 2800 قبل الميلاد زائد أو ناقص 250 سنة cite journal last Arnold first J. R. last2 Libby first2 W. F. year 1949 Age Determinations by Radiocarbon Content Checks with Samples of Known Age journal ساينس Science volume 110 issue 2869 pages 678–680 doi
10.1126
/science.110.2869.678 jstor
1677049
url http //hbar.phys.msu.ru/gorm/fomenko/libby.htm pmid
15407879
bibcode 1949Sci...110..678A Aitken, < >Science-based Dating, pp.  60–61..هذه التجربة نشرت في دورية ساينس للعلوم في عام 1949م ، وحينذاك بدأت ثورة الكربون المشع في علم الآثار، و سرعان ما أدت إلى تغييرات جذرية في التسلسل الزمني. وفي عام 1960م ، منحت قائمة الحاصلين على جائزة نوبل في الكيمياء جائزة نوبل في الكيمياء ويلارد ليبي لليبي بسبب هذا الاكتشافBowman, < >Radiocarbon Dating, p.  10.




.



حساب العصور


مادام النبات أو الحيوان على قيد الحياة، فإنه يتبادل الكربون مع محيطه، بحيث أن نسبة كربون-14 الكربون-14 التي يحتويها ستكون لها نفس نسبة الكربون-14 في غلاف حيوي محيطه الحيوي . و بمجرد أن يموت، فإنه يتوقف عن اكتساب كربون-14 الكربون-14 و هنا يبدأ في الاضمحلال بمعدل ثابت مع الزمن من خلال اطلاق جسيم بيتا جسيمات بيتا ولا يتم تعويضه كما هو الحال للكائن الحي. بينما يبقى كربون-12 الكربون-12 ثابتا في جسم الكائن قبل الوفاة وبعده.


المعادلة التي تحكم اضمحلال نشاط إشعاعي اضمحلال نويدة مشعة النظائر المشعة هي


  • N N_0e^ -lambda t ,



    1. حيث < >N0 هي عدد ذرات النظائر في العينة الأصلية (في الوقت t 0).

    2. N هو عدد ذرات الباقية بعد t من الوقت.

    3. خ» ثابت يعتمد على النظير ,وبالنسبة للكربون-14 فإن متوسط ​​الوقت المتوقع قبل أن يخضع للإضمحلال الإشعاعي هو 8،267 سنة، وبالتالي فإن المعادلة أعلاه يمكن إعادة كتابتها بالشكل التاليAitken, < >Science-based Dating in Archaeology, p. 59..




    • t 8267 cdot ln(N_0/N)

      • نسبة ذرات الكربون-14 في العينة الأصلية ( < >N0 ) تفرض أنها نفس نسبة الذرات في غلاف حيوي المحيط الحيوي .

      • حساب الذرات المتبقية في العينة N يسمح لنا بحساب الوقت t الذي يرمز لعمر العينة.

      • عمر النصف للنظير المشع يرمز له عادة بـ< >T1/2 وهو في الكربون 5,730 وهذه العلاقة بين نصف العمر و متوسط العمر





    T_frac 1 2 au cdot ln 2


    الحسابات المذكورة أعلاه ليست بتلك الدقة لأنا فرضنا عدة فرضيات فعلى سبيل المثال


  • فرضنا أن مستوى كربون-14 الكربون-14 ظل ثابت في غلاف حيوي المحيط الحيوي ,وفي الواقع، فإن مستوى كربون-14 الكربون-14 قد تفاوتت في غلاف حيوي المحيط الحيوي بشكل ملحوظ خلال السنوات السحيقة الماضية ، ونتيجة لذلك فإن القيم التي تقدمها المعادلة أعلاه ، لا بد من تصحيحها باستخدام بيانات من مصادر أخرى ، وذلك باستخدام منحنى المعايرة الذي سنتطرق له لاحقًا.Aitken, < >Science-based Dating in Archaeology, pp. 61–66.


  • خزان تبادل الكربون



    الخزان الكربوني يسار 400 نموذج مبسط لخزان تبادل الكربون يظهر توزع نسب الكربون والنشاط النسبي للنظير كربون-14 في كل من هذه الخزانات. Bowman, < >Radiocarbon Dating, p.  13. tag ref إن بيانات نسب الكربون هي تقديرات تعود لأواسط التسعينات من القرن العشرين، إذ أن تقديرات نسب الكربون قبل عصر النهضة الصناعية يبدو مختلفاً.Goudie & Cuff, < >Environmental Change and Human Society, pp.  128–129. group note





    يقصد بخزان تبادل الكربون الأماكن التي يمكن أن يخزن فيها الكربون في الطبيعة حيث تجري عملية التبادل نتيجة الاضمحلال بين كربون-12 وكربون-14. هناك تفاوت في نسبة التخزين وفي الوقت اللازم للنظير كربون-14 ليتشكل من الأشعة الكونية وليختلط مع نظائر الكربون الأخرى. في الغلاف الجوي، حيث يتشكل 14C يوجد 1.9 من هذا النظير بالنسبة للكمية الكلية في جميع الخزانات، والكربون-14 الموجود فيه يحتاج إلى أقل من سبع سنوات للاختلاط.Warneck, < >Ch istry of the Natural Atmosphere, p.  690. تعد نسبة الكربون-14 14C إلى الكربون-12 12C في الغلاف الجوي كأساس بالنسبة لباقي الخزانات؛ حيث أنه في حال كان أي خزان آخر نسبة أقل من 14C إلى 12C يشير ذلك إلى أن الكربون أقدم وبالتالي فإن بعض من 14C قد اضمحل.





    إن سطح المحيط يعد مثالاً على ذلك، إذ أنه يحوي 2.4 من الكربون في خزان التبادل، ولكن هناك حوالي 95 من 14C متوقع وجودها في حال كانت النسبة نفسها الموجودة في الغلاف الجوي. إن الوقت المستغرق للكربون من الغلاف الجوي ليختلط مع سطح المحيط هو حوالي بضع سنين،Sundquist, Geological perspectives on carbon dioxide and the carbon cycle , p. 13. ولكن المياه الموجودة على السطح تختلط أيضاً مع المياه القادمة من أعماق المحيط، والتي لديها أكثر من 90 من الكربون في الخزان. إن المياه في أعماق المحيط تستغرق حوالي 1,000 سنة كي تخضع لعملية تدوير من العمق إلى السطح، بالتالي فإن مياه السطح تحوي مزيجاً من مياه قديمة ذات محتوى منضب من 14C ومياه متشكلة حديثاً على السطح ذات محتوى من 14C بحالة توازن مع الغلاف الجوي.

    إن المخلوقات التي تعيش بالقرب من سطح المحيط لديها نفس نسبة 14C كالمياه التي تعيش فيها. باستعمال طريقة الحساب المعطاة في الأعلى لحساب عمر الحياة البحرية فإنها تعطي عمراً بشكل وسطي مقداره 400 سنةBowman, < >Radiocarbon Dating, pp. 24–27. tag ref نحصل على قيمة 400 سنة عند إجراء عملية تصحيح للتوزع (التقسيم). group note . بالنسبة للمخلوقات التي تعيش على اليابسة فإنها على توازن أكبر مع الغلاف الجوي، وبالتالي فإن لها نفس نسبة 14C إلى 12C كما للغلاف الجوي.





    مقالات لها ارتباط




    • كربون-14

    • تأريخ الأرجون-أرجون

    • تأريخ إشعاعي

    • عمر النصف

    • علم تحديد أعمار الأشجار

    • علم الآثار



    التأريخ باستخدام الكربون المشع هو التأريخ عن طريق تقنية الإشعاع بحيث يستخدم اضمحلال نشاط إشعاعي اضمحلال كربون-14 الكربون-14 14C لتقدير عمر مركب عضوي المواد العضوية ، مثل الخشب والجلود، وتصل إلى نحو 58,000 إلى 62,000 سنة ماضية. cite journal last Plastino first W. last2 Kaihola first L. last3 Bartolomei first3 P. last4 Bella first4 F. year 2001 hCosmic Background Reduction In The Radiocarbon Measur ent By Scintillation Spectrometry At The Underground Laboratory Of Gran Sasso journal Radiocarbon volume 43 issue 2A pages 157–161 url https //digitalcommons.library.arizona.edu/objectviewer?o http //radiocarbon.library.arizona.edu/volume43/number2A/azu_radiocarbon_v43_n2a_157_161_v.pdf .التأريخ عن طريق الكربون اكتشف  عبر ويلارد ليبي في عام 1949، والذي حصل على قائمة الحاصلين على جائزة نوبل في الكيمياء جائزة نوبل في الكيمياء .




    منذ إدخال التأريخ عن طريق الكربون ،استخدمت هذه طريقة مرات عديدة، بما في ذلك عينات من مخطوطات البحر الميت ، و كفن تورينو ، و كذلك مع علم المصريات القطع الأثرية المصرية للحصول على التسلسل الزمني فرعون لللأسرات الفرعونية في مصر cite web url http //www.scienc ag.org/content/328/5985/1554 Radiocarbon-Based Chronology for Dynastic Egypt author Christopher Bronk Ramsey, Michael W. Dee, Joanne M. Rowland, Thomas F. G. Higham, Stephen A. Harris, Fiona Brock, Anita Quiles, Eva M. Wild, Ezra S. Marcus, Andrew J. Shortland work Science date June 18, accessdate January 27, و كذلك مع أوتزي الأوتزي (رجل الثلج cite web url http //www.ic an.it/en/oetzi-age The Incredible Age of the Find publisher South Tyrol Museum of Archaeology year accessdate January 27,




    ).


    يحتوي غلاف جوي الغلاف الجوي للأرض نظائر الكربون نظائر مختلفة من الكربون ، تقريبا بنسب ثابتة. وتشمل هذه النظائر نظير مستقر النظير المستقر الرئيسي 12C و نويدة مشعة النظير غير المستقر 14C. من خلال عملية تركيب ضوئي التمثيل الضوئي ، نبات النباتات تمتص كلا نظائر ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.و عندما يموت الكائن الحي ، فإنه يحتوي على نسبة قياسية بين 14C و 12C ولكن 14C يضمحل مع عدم وجود إمكانية التجديد، و بالتالي تختل النسبة بين 14C و 12C بمقدار ثابت ومعروف. و الوقت المستغرق للاضمحلال لنصف الكمية يسمى عمر النصف . و قياس النسبة المتبقية من النظير الكربوني في المواد العضوية يعطي تقديرا لعمرها (العمر الكربوني) cite web url http //www.c14dating.com/int.html The 14C Method first Thomas last Higham accessdate January 27, . ومع ذلك ، فهناك تقلبات صغيرة في نسبة 14C إلى 12C في الغلاف الجوي، والتقلبات هذه سجلت في الطبيعة ويمكن ملاحظتها في حلقات بعض جذوع الأشجار و أحجار الكهوف. هذه السجلات تتيح للباحثين تعديل، أو معايرة التأريخ الكربوني ، لإعطاء تقدير أكثر دقة للعينة. و أحد الاستخدامات الأكثر شيوعا من الكربون المشع هو تقدير عمر البقايا العضوية من المواقع الأثرية.

    شاركنا رأيك

     
    التعليقات

    لم يعلق احد حتى الآن .. كن اول من يعلق بالضغط هنا

    أقسام شبكة بحوث وتقارير ومعلومات عملت لخدمة الزائر ليسهل عليه تصفح الموقع بسلاسة وأخذ المعلومات تصفح هذا الموضوع تأريخ بالكربون المشع خلفية فيزيائية وكيميائية # اخر تحديث اليوم 2024-03-29 ويمكنك مراسلتنا في حال الملاحظات او التعديل او الإضافة او طلب حذف الموضوع ...آخر تعديل اليوم 03/10/2023


    اعلاناتتجربة فوتر 1