Zawartość
Jądro każdego atomu elementarnego zawiera protony, neutrony i elektrony. Chociaż każdy element ma zwykle taką samą liczbę protonów i elektronów, liczba neutronów może się różnić. Kiedy atomy jednego pierwiastka, takiego jak węgiel, mają różną liczbę neutronów, a zatem różne masy atomowe, nazywane są „izotopami”. Podobnie jak wiele innych pierwiastków, węgiel ma jeden bardzo wspólny izotop i kilka innych, które są dość rzadkie.
Węgiel-12
Najczęstszym izotopem węgla jest węgiel-12. Jego nazwa oznacza, że jego jądro zawiera sześć protonów i sześć neutronów, w sumie 12. Na Ziemi węgiel-12 stanowi prawie 99 procent naturalnie występującego węgla. Naukowcy używają atomowych jednostek masy (amu) do mierzenia masy pierwiastków. Carbon-12 ma amu dokładnie 12.000. Liczba ta jest wzorcem odniesienia do pomiaru masy atomowej wszystkich innych izotopów.
Inne izotopy
Pozostałe dwa naturalnie występujące izotopy węgla to węgiel-13, który stanowi około 1 procent wszystkich izotopów węgla, i węgiel-14, który stanowi około dwóch trylionów naturalnie występującego węgla. „13” w węglu-13 wskazuje, że jądro izotopu zawiera siedem neutronów zamiast sześciu. Węgiel-14 oczywiście zawiera osiem neutronów. Naukowcy stworzyli również izotopy sztucznego węgla od węgla-8 do węgla-22, ale praktyczne zastosowania tych niestabilnych izotopów są ograniczone.
Węgiel-13
Organizmy żywe preferują węgiel-12 niż węgiel-13, a zatem absorbują nieproporcjonalnie wysokie poziomy węgla-12. Dlatego naukowcy mogą badać stosunek węgla-13 do węgla-12 w rdzeniach lodowych i słojach drzew, aby oszacować przeszłe stężenia atmosferycznego dwutlenku węgla. Podobnie klimatolodzy mogą śledzić ten stosunek w wodzie morskiej, aby zbadać współczynniki absorpcji oceanu przez dwutlenek węgla.
Węgiel-14
W przeciwieństwie do węgla-12 i węgla-13, węgiel-14 jest radioaktywny. Z biegiem czasu izotopy promieniotwórcze rozpadają się i uwalniają pewną ilość promieniowania. Każdy żywy organizm pobiera dwutlenek węgla, który zawiera niewielką ilość węgla-14. Po tym, jak organizm umiera, węgiel-14 w jego ciele stopniowo rozpada się. Ponieważ naukowcy znają szybkość rozpadu węgla-14, mogą badać poziomy węgla-14 w starożytnych organizmach, aby oszacować, kiedy żyją. Ta technika nazywa się datowaniem węglowym.