Di Basil Phillips – Aggiornato il 24 marzo 2022
Il nucleo di ciascun atomo contiene protoni, neutroni ed elettroni. Mentre il numero di protoni ed elettroni è costante per un dato elemento, il numero di neutroni può variare, dando origine a diversi isotopi. Il carbonio, come molti altri elementi, ha un isotopo che è estremamente più comune degli altri.
Il carbonio-12 è l’isotopo del carbonio più abbondante e rappresenta quasi il 99% del carbonio presente in natura sulla Terra. Il suo nucleo comprende sei protoni e sei neutroni, per una massa totale di esattamente 12.000 unità di massa atomica (amu). A causa di questa massa esatta, il carbonio-12 funge da standard di riferimento internazionale per tutte le altre masse atomiche.
Oltre al carbonio-12, altri due isotopi stabili sono presenti in natura. Il carbonio-13, che contiene sette neutroni, rappresenta circa l'1% del carbonio terrestre. Il carbonio-14, con otto neutroni, è radioattivo e presente a un livello pari a circa due trilionesimi del carbonio naturale. Gli scienziati hanno anche sintetizzato isotopi di breve durata che vanno dal carbonio-8 al carbonio-22, ma queste forme instabili hanno applicazioni pratiche limitate.
Poiché gli organismi viventi incorporano preferenzialmente carbonio-12, il rapporto tra carbonio-13 e carbonio-12 nei materiali biologici è leggermente inferiore al rapporto ambientale. Misurando questo rapporto nelle carote di ghiaccio, negli anelli degli alberi e nei sedimenti marini, gli scienziati possono dedurre le concentrazioni passate di biossido di carbonio nell'atmosfera e i tassi di assorbimento oceanico, fornendo informazioni fondamentali sui cambiamenti climatici storici.
Il carbonio‑14 è unico tra gli isotopi del carbonio in quanto è radioattivo. Decade con un tempo di dimezzamento di 5.730 anni, rilasciando radiazioni beta. Tutti gli organismi viventi assorbono il carbonio-14 attraverso la fotosintesi e la respirazione; quando un organismo muore, il carbonio-14 rimanente decade a un ritmo prevedibile. Misurando il carbonio-14 residuo nei campioni antichi, i ricercatori possono determinare l'età dei materiali archeologici e geologici con notevole precisione, un metodo noto come datazione al radiocarbonio.
