datación con carbono 14
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COLEGIO ESPAÑOL PADRE ARRUPE
DEPARTAMENTO DE QUíMICA
TAREA EX–AULA Nº 1
Datación de monumentos históricos
Materia : Química
Encargada : Licda. Carmen
Estudiantes: Luis Adán Cruz 8
Dennis Josué Torres 24
Grado : 2º bachillerato general “A”
22 de febrero del 2010
Datación con carbono 14
Química Orgánica
Índice
Resumen................................................................................................................................................3
Métodos de datación.........................................................................................................................4
Termoluminiscencia...............................................................................................................4
Arqueomagnetismo................................................................................................................4
Acelerador o Espectrometría:.................................................................................................5
CARBONO 14......................................................................................................................................6
El carbono-14..........................................................................................................................6
Datación con carbono 14....................................................................................................................7
Una semivida de 5.730 años...................................................................................................8
¿Cómo datar?.........................................................................................................................8
Corregir el cálculo...................................................................................................................9
De 500 a 50.000 años.............................................................................................................9
Cuestiones metodológicas................................................................................................................10
Otras aplicaciones del carbono 14....................................................................................................11
Oceanográficas:....................................................................................................................11
Paleoclimáticas:....................................................................................................................11
Y más:...................................................................................................................................11
NEXOS..................................................................................................................................................12
Biografía...............................................................................................................................12
Reconocimientos..................................................................................................................13
Datación con carbono 14
Química Orgánica
ResumenEn el siguiente trabajo se presenta los diferentes tipos de datación histórica los cuales siempre tienen un margen de error.
Algunos de estos métodos de datación son la Termoluminiscencia, Arqueomagnetismo,
Acelerador o Espectrometría y la más usada actualmente datación con carbono 14 la cual fue
desarrollada por el químico Willard Frank Libby.
El carbono 14 sólo se encuentra en los tejidos vivos o que han estado vivos por mantener un
intercambio con la atmósfera. Sólo es válido, por tanto, para la madera, los tejidos, el grano,
el cuero, los huesos, las conchas y los terrenos que contengan restos orgánicos, como la turba.
Esta forma de datación no se puede aplicar a materias minerales que no hayan tenido un
intercambio con la atmósfera.
Esta consiste en que La medida de la edad de un objeto se lleva a cabo por comparación de la
radiactividad específica de un ser vivo actual y el de un espécimen que lleve muerto un
tiempo determinado. Por ejemplo, si en un tejido vivo se registran x
desintegraciones por minuto y en el espécimen muerto se registran x/2, se estima que el
carbono 14 del espécimen muerto ha perdido la mitad de su masa, es decir, que ha cumplido
un periodo entero y que, por tanto, tiene 5.730 años.”
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Datación con carbono 14Química Orgánica
Métodos de dataciónLos métodos más conocidos y utilizados para datación de vestigios arqueológicos son los
siguientes:
Termoluminiscencia
La termoluminiscencia puede usarse para identificar reliquias falsas
de cerámica o de bronce, que tienen un núcleo de barro
¿Qué es la Termoluminiscencia?
Minerales expuestos a la radiación natural como el barro empleado en cerámica acumulan
electrones, cuyo número es una medida de la cantidad de radiación. Si dichos minerales se
someten a temperaturas de 300 a 600°C, la energía radiactiva que contienen se libera en forma
de luz, fenómeno llamado termoluminiscencia. Pues bien, los científicos pueden calcular la
antigüedad de objetos de barro midiendo esa energía, con un margen de error de apenas 10%.
La termoluminiscencia puede usarse para identificar reliquias falsas de cerámica o de bronce
(que tienen un núcleo de barro). Por ejemplo, en la década de 1970 fue sometida a análisis
mediante termoluminiscencia una lámpara de cerámica del Museo Británico que se creía de
origen romano: se demostró que fue hecha hacia 1920.
Arqueomagnetismo
Este método se basa en el hecho de que el campo magnético terrestre ha sufrido variaciones a
través del tiempo que pueden ser detectadas. La tierra actúa como un enorme imán con dos
polos que diseñan un arco magnético que hace que todos los elementos con componentes
imantables (fundamentalmente hierro), éstos, se orienten hacia el campo magnético concreto.
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Cuando esos cambios de polaridad magnética se producen, los sedimentos sobre los que le
hombre esté actuando se reorientan en su imantación y se fosiliza juntamente con el hombre,
siempre que exista la posibilidad del proceso de fosilización.
Cuando un elemento que contenga partículas imantables sufre un calentamiento considerable
(encima de los 500º C) se produce una liberación del campo magnético, cuando se enfría, las
partículas se orientan hacia el campo magnético del momento y quedan susceptibles de ser
medidas porque el campo magnético terrestre sufre declinaciones.
No tiende a hacerse con cerámica sino con suelos quemados, generalmente los suelos de
adobe. Sirve para medir desde 0 para atrás unos 10000 años.
Acelerador o Espectrometría:
Es una variante del método del Carbono-14. No alarga el límite temporal ni mejora el error de
las fechas, pero necesita una cantidad mucho menor de carbono (1-5 miligramos), de tal
forma que no se destruye tanta muestra ni se contamina tanto la misma. Por ejemplo se utiliza
para datar pinturas rupestres realizadas con pigmentos orgánicos.
Equipo de espectrometría de masas para la medida de isótopos estables (deuterio, oxígeno-18, carbono-13…).
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CARBONO 14Los isótopos de un elemento químico son las variedades en las que se suelen presentar sus
átomos. Existen en la naturaleza tres isótopos del carbono: el carbono 12, carbono 13 y el
carbono 14. Son tres variedades de un mismo elemento químico, el carbono, cuyos núcleos
contienen el mismo número de protones (seis), pero un número diferente de neutrones (seis,
siete y ocho), lo que les hace, a pesar de tener propiedades químicas semejantes, tener una
masa atómica diferente: doce, trece y catorce.. Casi el 99 % del CO2 atmosférico es del tipo
que contiene el carbono ligero carbono 12. Una pequeña parte, el 1,1 % del CO2, es algo más
pesado, ya que contiene carbono 13. Y finalmente existe también en la atmósfera, en muy
pequeña proporción, un tipo de CO2 que contiene carbono 14, que es radiactivo e inestable, y
cuyas aplicaciones han solido ser fundamentalmente paleocronológicas)
El carbono-14
El carbono 14 (que posee 6 protones y 8 neutrones) tiene la particularidad de que es un
isótopo inestable, que poco a poco va transmutándose en nitrógeno, 14N (que posee 7
protones y 7 neutrones), y desaparece según la reacción:
C = N + ß + neutrino
En compensación de esta pérdida, nuevos átomos de carbono 14 se forman continuamente en
la atmósfera como producto del choque de neutrones cósmicos sobre otros átomos
atmosféricos de nitrógeno:
Neutrón + N = C + H
Estos neutrones son parte de la radiación cósmica galáctica que tras atravesar el Sistema Solar
llega a la atmósfera terrestre. Los choques de los rayos cósmicos con los átomos de 14N y,
por lo tanto, la producción de carbono 14, es máxima a unos 15 km de altura. Rápidamente
los átomos de carbono 14 así formados se oxidan a CO2 y se difunden y se mezclan por toda
la atmósfera con el resto del CO2. Los procesos de desintegración y de formación de carbono
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14 se compensan de tal forma que la concentración de carbono 14 en la atmósfera es "más o
menos" constante.
Datación con carbono 14“Una intuición analógica de uno de los «padres» de la bomba atómica permitió crear uno de
los instrumentos más útiles de la arqueología.”
Willard Frank Libby (1908-1980) no sólo fue un químico eminente, sino también uno de los
colaboradores del célebre Proyecto Manhattan americano, que, de 1941 a 1945, permitió
obtener la primera bomba atómica. Su contribución fue, efectivamente, esencial para la
separación de los isótopos del uranio, in dispensable para la fabricación de la bomba.
En 1946, Libby demostró que, además de las sustancias radiactivas naturales, como el uranio
235, llamadas primordiales porque existen desde la formación de la Tierra, hay otras que se
han formado por el bombardeo constante de rayos cósmicos que sufre la Tierra, radiaciones
gamma que producen el mismo efecto que la radiactividad provocada en el laboratorio. El
primer cuerpo formado por radiaciones cósmicas y por esta razón llamado cosmogénico que
encontró Libby fue el tritio, el isótopo más pesado del hidrógeno. Casi de inmediato,
Libby pensó que el tritio no podía ser el único isótopo cosmogénico creado por los rayos
cósmicos. Y razonó del modo siguiente:
“Cuando los rayos llegan a la Tierra, comienzan atravesando la atmósfera, que contiene
nitrógeno; los rayos contienen neutrones; un átomo de hidrógeno tiene 7 protones y 7
neutrones; si un neutrón le alcanza, puede expulsar un protón y, al mismo tiempo, aumentar el
grupo de los neutrones. El protón expulsado captura un electrón libre y, por ello, al poseer una
masa, posee asimismo una carga y se convierte en un átomo de hidrógeno. El núcleo original
de nitrógeno se convierte, debido a su nueva configuración, en un isótopo de carbono: el
carbono 14.”
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Una semivida de 5.730 años
Pero proseguía Libby con su razonamiento- este isótopo tiene que reaccionar con mucha
rapidez con el oxígeno del aire y producir anhídrido carbónico C02, y este carbono radiactivo
debe difundirse ampliamente en la Naturaleza, por lo que tiene que encontrarse en los
vegetales y animales, aunque en proporciones infinitesimales. Libby estimó por entonces que
debía haber un átomo de carbono 14 por cada trillón de átomos de carbono ordinario. Y el
carbono 14 se había acumulado así desde los orígenes de la Tierra.
Libby trató, en primer lugar, de medir en el entorno los átomos de carbono 14 y de verificar
que el isótopo se repartía de modo uniforme, para después examinar si las tasas de carbono 14
en los objetos antiguos eran las mismas que en nuestros días, teniendo en cuenta que este
isótopo tiene un periodo, es decir, una semivida de 5.730 años, al término de los cuales, pierde
la mitad de su masa por desintegración. Libby se procuró objetos egipcios cuya datación era
prácticamente segura: tenían 5.000 años de edad. Al realizar los cálculos de
compensación, Libby halló que la tasa de carbono 14 en el medio era constante, casi un 5 %.
De ese modo se estableció la primera medida de datación por isótopos radiactivos.
¿Cómo datar?
El principio de la datación es el siguiente:
“El carbono 14 sólo se encuentra en los tejidos vivos o que han estado vivos por mantener un
intercambio con la atmósfera. Sólo es válido, por tanto, para la madera, los tejidos, el grano,
el cuero, los huesos, las conchas y los terrenos que contengan restos orgánicos, como la turba.
Esta forma de datación no se puede aplicar a materias minerales que no hayan tenido un
intercambio con la atmósfera. La medida de la edad de un objeto se lleva a cabo por
comparación de la radiactividad específica de un ser vivo actual y el de un espécimen que
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lleve muerto un tiempo determinado. Por ejemplo, si en un tejido vivo se registran x
desintegraciones por minuto y en el espécimen muerto se registran x/2, se estima que el
carbono 14 del espécimen muerto ha perdido la mitad de su masa, es decir, que ha cumplido
un periodo entero y que, por tanto, tiene 5.730 años.”2
Corregir el cálculo
Para los cálculos, que en realidad son más complejos, se debe tener también en cuenta el
emplaza miento donde el ejemplar se ha hallado. Así, en las regiones volcánicas, puede ser
inferior a lo normal, porque el óxido de carbono volcánico reduce el carbono 14 de la
vegetación. Se sabe asimismo que, desde 1900, la tasa de carbono 14 disminuyó (del 3 a1 2
%), porque la actividad industrial vertió a la atmósfera grandes cantidades de anhídrido
carbónico, pero en cambio volvió a crecer en un 50 % aproximadamente desde los años
cincuenta debido a los experimentos atómicos. Correcciones suplementarias se han efectuado
en ciertos periodos antiguos, cuando, por comparación histórica, se ha establecido que hacia
el año 6200 antes de nuestra era la tasa de carbono 14 era un 8 % superior a la actual y que un
objeto cuya edad real es de 8.500 años en la datación del carbono 14 sólo tiene 7.500 años.
De 500 a 50.000 años
La precisión de la datación con car bono 14 disminuye a medida que se retrocede en el
tiempo, y alcanza su mínimo en torno a los 50.000 años, cuando hay que recurrir a la data
ción por otros métodos. Otro mínimo se sitúa alrededor de los 500 años. Para los objetos de
esta edad o menores se recurre a otras técnicas de identificación como la termoluminiscencia,
sobre todo en el terreno del arte.
La datación con carbono 14 requiere precauciones particulares en la elección y la preparación
de las muestras, pues el isótopo utilizado tiene una actividad muy débil: 15 desintegraciones
por minuto por gramo de carbono total, lo que es evidentemente débil e impone una precisión
muy grande en las medidas.
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Cuestiones metodológicasEsta es la ecuación que ayuda a encontrar la edad de los restos arqueológicos.
t=T ( 1
2)
¿2∈(
NoN
)
t=queremos averiguar el tiempo que trascurre entre el momento en que el resto dejo de vivir y
hoy día
T(12
)=es una constante del carbono 14 y supone la pauta de eliminación `pues indica el tiempo
que ha de trascurrir para que se elimine el 50% del 14C presente en el organismo
In2=es una constante que sirve de parámetro.
No=es el numero de núcleos de 14C que tenía el resto arqueológico al morir.
N=es la medida de carbono 14 que tenía el resto arqueológico en el momento de analizarlo
para la datación.
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Otras aplicaciones del carbono 14
A pesar del método del carbono 14 s conocido principal mente por sus aplicaciones de
datación arqueológicas, tienen otras utilidades.
Oceanográficas:
Por ejemplo, para la datación de sedimentos marinos
Paleoclimáticas:
Estas aplicaciones ayudan a esclarecer las características del clima en tiempos remotos
Y más :
Dataciones de acuíferos o averiguaciones meteorológicas
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NEXOS
Willard Frank Libby (Grand Valley, EUA, 17 de diciembre de 1908 - Los Ángeles, 8 de
septiembre de 1980) fue un químico y profesor universitario estadounidense galardonado con
el Premio Nobel de Química del año 1960.
Biografía
Realizó su educación primaria la zona de Sebastopol, California, entre 1913 y 1926. Estudió
química en la Universidad de Berkeley, donde se licenció en 1931, doctoró en 1933 e inició
su tarea docente. En 1943 fue nombrado profesor de química en la Universidad de Chicago.
Posteriormente se trasladó a la Universidad de Berkeley donde permaneció durante 10 años,
tras los cuales obtuvo una beca de la Guggenheim Memorial Foundation con la que trabajó en
la Universidad de Princeton, hasta que, en diciembre de 1941, tuvo que interrumpir su beca
durante la Segunda Guerra Mundial, ya que fue llamado a colaborar en el proyecto Manhattan
en la Universidad de Columbia
En 1943 fue nombrado profesor de química en la Universidad de Chicago, donde permaneció
hasta su nombramiento por el presidente Eisenhower en 1954 como miembro de la Comisión
de Energía Atómica de los Estados Unidos de Estados Unidos. En 1959 renunció a dicho
cargo para volver a enseñar química como profesor en la Universidad de California, Los
Ángeles, aunque entre 1960 y 1962 continuó siendo miembro del comité consultivo general
de la AEC (Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos), puesto al que también
renunció en 1962 al ser nombrado director del Instituto de geofísica y física planetaria.
Investigaciones científicas
Durante la Segunda Guerra Mundial participó activamente en el desarrollo de un
procedimiento de separación de los isótopos de uranio que se realizó en la Universidad de
Columbia, como fase inicial del conocido Proyecto Manhattan de fabricación de la bomba
atómica. Durante su estancia en el Proyecto Manhattan trabajó al lado de Harold Urey y fue el
responsable de la separación y enriquecimiento de los isótopos del uranio-235, los cuales
fueron usados en la bomba atómica lanzada sobre la ciudad japonesa de Hiroshima.
Especializado en el estudio de la radioactividad en los tejidos vivos, en 1949 introdujo el
cómputo cronológico basado en la radioactividad del carbono-14 contenido en los restos
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orgánicos la edad de las cuales se trata de determinar y conocido como datación basada en el
carbono 14.
En 1960 fue galardonado con el Premio Nobel de Química por el desarrollo del método
carbono 14 para el análisis temporal.
Reconocimientos
Premio de la Research Corporation en 1951 por la técnica de datación del carbono radiactivo
Medalla Chandler de la Universidad de Columbia en 1954
Premio de la American Chemical Society por las aplicaciones nucleares en la química en
1956
Medalla Elliott resson del Franklin Institute en 1957
Medalla de la Chemical Society's Willard Gibbs en 1958
Medalla Albert Einstein en 1959
Premio Nobel de química en 1960 por sus estudios sobre el carbono-14 natural y su uso para
la datación arqueológica, y el tritio natural y sus usos hidrológicos y geofísicos.
Medalla de la Geological Society of America en 1961
En su honor se bautizó al asteroide (5672) Libby descubierto el 6 de marzo de 1986 por
Edward L. G. Bowell.
Sociedades científicas
Entre 1945 y 1952 fue miembro del Comité senior de evaluadores de la Comisión Atómica de
la Energía.
De 1950 a 1954 fue miembro del Comité general asesor de la Comisión, puesto para el que
fue vuelto a designar por el presidente Eisenhower en 1960.
Miembro del Plowshare Advisory Committee desde 1959.
Miembro del panel asesor de la Guggenheim Memorial Foundation.
Investigador asociado al Carnegie Institute of Washington Geophysical Laboratory.
Desde 1963 fue miembro de la Comisión general científica de la Fundación nacional de
ciencias.
Desde 1960 fue miembro del Panel Editorial del Proceedings of the National Academy of
Sciences.
Desde 1962, miembro del Panel Editorial de Science.
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