Datação com carbono-14

Doutora em Química (UFSC, 2016)
Mestre em Química Analítica (UFPR, 2010)
Licenciada e Bacharelada em Química (UFPR, 2009)

A datação com carbono-14 é uma técnica que permite aos cientistas de diversas áreas do conhecimento determinar a idade de sedimentos, fósseis humanos ou vegetais, desde que contenha átomos de carbono em sua composição. Sendo por tanto aplicável à madeira, carbono, sedimentos orgânicos, concha marinhas ou qualquer material que tenha absorvido direta ou indiretamente compostos contendo carbono. Essa técnica foi descoberta por Willard Libby na década de 1940, que observou que a quantidade de 6C14 dos tecidos orgânicos mortos ia diminuindo de forma constante ao longo do tempo.

Para entender como essa técnica funciona, precisamos lembrar o conceito de isótopos, e mais especificamente de isótopos de carbono. Falando primeiro sobre o que são isótopos, estes são átomos de elementos químicos que apresentam mesmo número atômico (Z), ou seja, mesma quantidade de prótons, porém diferentes números de massa (A). Como estamos falando de mesmo número atômico, isso significa que se referem ao mesmo elemento químico. No caso em questão, vamos ver o caso dos isótopos de carbono. Esse elemento apresenta 15 isótopos conhecidos, sendo 2 deles estáveis, 6C14 e 6C12. O C12 foi adotado pela IUPAC no ano de 1961 para ser utilizado como base para determinação da massa atômica de todos os elementos químicos. O isótopo de C14 é um isótopo radioativo, que é formado nas camadas superiores da atmosfera como produto do bombardeamento de nitrogênio-14 (7N14) por nêutrons presentes nos raios cósmicos:

7N14 + 0n1 → 6C14 + 1H1

O isótopo de 6C14 reage com o oxigênio do ar formando dióxido de carbono (C14O2), é essa quantidade permanece constante na atmosfera. Este C14O2, juntamente com C12O2 é absorvido através de mecanismos metabólicos pelos animais e vegetais, sendo incorporados as suas estruturas. Enquanto esses organismos estão vivos a relação entre 6C14 e 6C12 permanece constante, porém após a sua morte a quantidade de 6C14 ­­ começa a decair. O isótopo de 6C14 tem um tempo de meia vida (que é o tempo necessário para que determinada massa se reduza pela metade) de 5730 anos. Quando o isótopo de C14 decai, ele se transforma em 7N14 pela emissão de uma partícula beta (β).

6C14 → 7N14 + -1β0

Dessa forma, a medida da radioatividade causada pelo carbono radioativo fornece a idade aproximada do organismo. Essa técnica tem um limite, pois conforme o elemento vai decaindo, chega um determinado momento que a massa se torna muito pequena e com isso difícil de quantificar. Com isso pode ser utilizado para datar amostras que tenham até cerca de no máximo entre 50 mil a 70 mil anos de idade. Essa idade limite foi estudada por Libby, que utilizou um contador Geiger e utilizou objetos com idade já conhecidas e comparou com os dados dos seus experimentos de radiodatação. Dessa forma esse método não é adequado para datação de fósseis com idade na casa de milhões de anos, por exemplo, que requerem outros métodos ou utilização de decaimento de outros elementos radioativos com tempos de meia vida superiores ao de 6C14.

Referência

FARIAS, ROBISON FERNANDES. A química do tempo: carbono 14. QNESC, v.16, 6-8, Novembro, 2002.

KOTZ, J. C.; TREICHEL, Jr., P. M. Química geral 2 e reações químicas. São Paulo, Pioneira Thomson Learning, 2005.

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