Datowanie izotopowe

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Datowanie izotopowe (radiodatowanie) – metody datowania próbek, oparte na zjawisku niezależności od warunków fizycznych szybkości przebiegu rozpadu promieniotwórczego, stosowane głównie w naukach geologicznych i archeologicznych.

Historia[edytuj | edytuj kod]

W 1902 roku Ernest Rutherford i Frederick Soddy publikują wyniki eksperymentów z substancjami radioaktywnymi, wśród ich obserwacji znalazło się stwierdzenie, że niestabilne atomy (nie wiedziano wówczas, że atom ma jądro) przekształcają się w inne pierwiastki, a liczba rozpadów jest proporcjonalna do liczby atomów. W 1905 roku Rutherford sugeruje, że na podstawie ilości pierwiastka powstającego w wyniku rozpadu można określić wiek Ziemi[1].

Ideę Rutherforda podchwycił Bertram Boltwood, który w 1907 r. opublikował wyniki datowania skał na podstawie zawartości w nich uranu, toru oraz ołowiu jako produktu rozpadu. Stwierdził on, że badane skały mają wiek w zakresie od 400 milionów do 2,2 miliarda lat[2].

Początkowo czas określano na podstawie analiz chemicznych, które nie jest w stanie rozróżnić izotopów pierwiastków. Rozwój wiedzy o budowie atomów, poznanie izotopów i rozwój metod badawczych, szczególnie spektrometrii mas, spowodował, że precyzyjne datowanie z użyciem technik jądrowych odbywa się od około 1950 roku[3].

Technika datowania pozostałości organizmów, zwana Datowaniem radiowęglowym została opracowana w 1949 r. przez Willarda Libby'ego i współpracowników, za co otrzymał w 1960 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii[4].

Podstawy teoretyczne[edytuj | edytuj kod]

Podstawą datowania radioizotopowego jest przemiana izotopów promieniotwórczych niezależnie od otoczenia zgodnie z prawem rozpadu naturalnego. Dla przypadku gdy izotop rozpada się tylko w jeden sposób, tworząc trwały izotop[5]. Ilość rozpadającego się izotopu określa wzór:

Jeżeli powstający izotop nie rozpada się, to przybywa go tyle, ile ubywa izotopu promieniotwórczego:

Wiek określa się poprzez określenie stosunku ilości izotopu rozpadającego się do ilości izotopu powstającego:

Stąd czas, od kiedy w próbce zaczął gromadzić się izotop potomny, określa wzór:

Między czasem połowicznego rozpadu a stałą rozpadu zachodzi związek:

By datowanie metodą izotopową było możliwe, musi spełniać kilka warunków:

  • układ jest zamknięty od momentu, dla którego określany jest czas, do układu nie powinien dopływać ani odpływać izotop radioaktywny i produkty jego rozpadu,
  • istnieje zjawisko, które usuwa izotop potomny z układu,
  • w badanych próbkach występuje izotop radioaktywny,
  • czas połowicznego zaniku tego izotopu jest porównywalny lub większy z określanym czasem,
  • minimalny możliwy do określenia czas wynika z możliwości określenia najmniejszych ilości izotopu potomnego.

Opis[edytuj | edytuj kod]

Metody stosowane są do datowania wydarzeń (krzepnięcie, osadzenie, wbudowanie w organizm), po których następuje uwięzienie w materiale rozpadającego się izotopu oraz produktów rozpadu promieniotwórczego, a uwolnieniu ich przed danym wydarzeniem. Czas od wystąpienia wydarzenia określa się na podstawie proporcji pomiędzy zawartością określonego izotopu i produktów jego rozpadu. Jeżeli nie następuje ucieczka bądź napływ analizowanych izotopów do badanego materiału w badanym czasie, to proporcja ilości izotopów zależna jest wyłącznie od czasu, w którym następowało gromadzenie się produktów rozpadu.

Do metod datowania izotopowego zalicza się m.in.:

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Radiometric dating finds Earth is 2.2 billion years old 1907. [dostęp 2019-10-21].
  2. Boltwood, Bertram. The Ultimate Disintegration Products of the Radio-active Elements. Part II. The disintegration products of uranium. „American Journal of Science”. 23, s. 77–88, 1907. DOI: 10.2475/ajs.s4-23.134.78 (ang.). 
  3. Radiometric time scale. [dostęp 2019-10-24].
  4. a b c d Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. (pol.)
  5. Isotope Geochemistry. [dostęp 2019-10-24].
  6. Ashmore W., Sharer R. J., Odkrywanie przeszłości. Wprowadzenie do archeologii... s. 191 i 284.

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • Polański A. Izotopy w geologii. Wydawnictwa Geologiczne. Warszawa, 1979. ​ISBN 83-220-0024-3
  • Wendy Ashmore, Robert J. Sharer: Odkrywanie przeszłości. Wprowadzenie do archeologii. Kraków: Wydawnistwo AVALON T. Jankowski Sp. j., 2008. ISBN 978-83-60448-60-1.