Dona Fifi aos 19 anos.

Apostilas eletrônicas de Dona Fifi
DATAÇÃO ISOTÓPICA
Como ler os relógios nucleares



O método do carbono-14

O elemento carbono faz parte de toda a matéria viva. As plantas "respiram" CO2 (gás carbônico) da atmosfera. Os animais comem as plantas e nós, monstros de escuridão e rutilância, comemos plantas, animais e respiramos o ar atmosférico.

O carbono que existe na Terra, presente no ar, nas rochas e nos seres vivos, tem três isótopos. O mais abundante é o carbono-12 (C-12): 99% do carbono na Terra é C-12. Depois vem o carbono-13, com praticamente 1% de abundância. Não sobra quase nada para o outro isótopo, o carbono-14, que é extremamente raro (apenas 0,001%), mas será o herói da presente apostila.

O C-14 é muito raro mas tem uma vantagem: dos três isótopos do carbono é o único radioativo. Antes de explicar como é a radioatividade do C-14, vamos contar de onde ele vem. O processo de formação do C-14 aqui na Terra foi explicado em 1946 pelo americano Willard Libby e acontece do seguinte modo. A atmosfera da Terra é constantemente bombardeada por partículas sub-atômicas vindas do exterior, os chamados "raios cósmicos". Boa parte desses raios cósmicos são prótons de alta velocidade, vindos do Sol ou de locais mais ermos do universo. Esses prótons, quando atingem as camadas mais altas da nossa atmosfera, se chocam com os átomos que vão encontrando e, nas colisões, arrancam neutrons dos núcleos desses átomos. Os neutrons arrancados, por sua vez, se chocam com os núcleos dos átomos de nitrogênio da atmosfera. Lembre que o nitrogênio é o elemento mais comum da atmosfera terreste (79%); o oxigênio vem em modesto segundo lugar (21%). A reação entre o núcleo de nitrogênio (N-14) e o neutron forma o isótopo carbono-14 do seguinte modo:

14N7 + 1n0 --> 14C6 + 1H1

Em português: o neutron reage com o nitrogênio-14 (que é natural na atmosfera) formando um átomo do isótopo carbono-14 e um átomo de hidrogênio. Observe o correto balanceamento dessa equação.

O carbono-14 resultante dessa reação logo se combina com o oxigênio do ar e forma uma molécula de gás carbônico CO2:

14C + O2 --> 14CO2

O 14CO2 se dispersa no ar e, eventualmente, é absorvido pelas plantas, no processo de fotossíntese. Portanto, as plantas absorvem uma pequeníssima, porém constante, quantidade de C-14, na mesma proporção que ele existe na atmosfera. Os animais, nós inclusive, comem as plantas e absorvem a mesma proporção de C-14.

Acontece que o carbono-14 é radioativo. Sua radioatividade consiste na emissão de uma partícula beta, fazendo com que o carbono se transforme novamente em nitrogênio, segundo a reação:

14C6 --> 14N7 + b-

Foi aí que Libby teve a grande idéia de sua vida, que lhe rendeu o prêmio Nobel, alguns anos depois. Como descrevemos acima, enquanto o animal ou planta está vivo seu organismo contém uma pequena quantidade de carbono-14, na mesma proporção que existe em equilíbrio na atmosfera. E o que acontece quando o ser vivo morre (e passa a ser ser morto)?

Ao morrer, o ser deixa de respirar. Por conseguinte, pára de absorver carbono, tanto na forma de carbono-12 quanto na de carbono-14. Ora, o carbono-14 é radioativo e o carbono-12 não é. Portanto, depois que a planta ou animal morre, o carbono-14 presente em seu corpo vai gradualmente virando nitrogênio-14, que não é radioativo.


Willard Franck Libby
Desse modo, surgiu o método de datação por carbono-14, bolado por Libby. Sabemos com precisão qual é a proporção de carbono-14 em um ser vivo, planta ou animal. É a mesma que existe em equilíbrio na atmosfera. Essa proporção, no entanto, começa a mudar a partir do momento em que o organismo morre. Nesse instante, é acionado um relógio nuclear que consiste na percentagem decrescente de carbono-14 no organismo que morreu. Para saber há quanto tempo ele bateu as botas basta medir, de alguma forma, quanto carbono-14 resta em seu corpo ou parte dele.

A meia-vida do carbono-14 é de 5730 anos. Se tivermos uma amostra de madeira tirada de uma árvore que morreu há muito tempo, comparamos a proporção de C-14 nessa madeira com a proporção de C-14 em árvores vivas e, usando um gráfico exponencial como o que vimos acima, saberemos quantos anos se passaram desde que a árvore morreu. Na verdade, o método de Libby não consiste em contar, diretamente, quantos átomos de C-14 permanecem na amostra. Em vez disso, mede-se a radioatividade da amostra. É isso que veremos na próxima apostila.


Apostila 4: O processo de medição e algumas aplicações da datação por carbono-14.

Apostila 5: Outros métodos de datação radioativa.

Apostila 6: Qual é mesmo a idade da Terra?

Apostila 7: Uma visita a um laboratório de carbono-14.

Apostila 8: Quando foi que a mulher chegou ao Piauí?