Av Basil Phillips – Uppdaterad 24 mars 2022
Kärnan i varje atom innehåller protoner, neutroner och elektroner. Medan antalet protoner och elektroner är konstant för ett givet grundämne, kan antalet neutroner variera, vilket ger upphov till olika isotoper. Kol, liksom många andra grundämnen, har en isotop som är överväldigande vanligare än de andra.
Kol-12 är den vanligaste kolisotopen och står för nästan 99 % av det naturligt förekommande kolet på jorden. Dess kärna består av sex protoner och sex neutroner, vilket ger en total massa på exakt 12 000 atommassaenheter (amu). På grund av denna exakta massa fungerar kol-12 som den internationella referensstandarden för alla andra atommassor.
Förutom kol-12 förekommer två andra stabila isotoper naturligt. Kol-13, som innehåller sju neutroner, representerar cirka 1 % av markbundet kol. Kol-14, med åtta neutroner, är radioaktivt och finns på en nivå av ungefär två biljondelar av naturligt kol. Forskare har också syntetiserat kortlivade isotoper från kol-8 till kol-22, men dessa instabila former har begränsade praktiska tillämpningar.
Eftersom levande organismer företrädesvis innehåller kol-12, är förhållandet mellan kol-13 och kol-12 i biologiska material något lägre än miljöförhållandet. Genom att mäta detta förhållande i iskärnor, trädringar och marina sediment kan forskare sluta sig till tidigare atmosfäriska koldioxidkoncentrationer och oceaniska upptagshastigheter, vilket ger kritiska insikter om historiska klimatförändringar.
Kol-14 är unikt bland kolisotoper genom att det är radioaktivt. Den sönderfaller med en halveringstid på 5 730 år och frigör betastrålning. Alla levande organismer absorberar kol-14 genom fotosyntes och andning; när en organism dör sönderfaller det återstående kolet-14 i en förutsägbar hastighet. Genom att mäta resterande kol-14 i forntida prover kan forskare fastställa åldern på arkeologiska och geologiska material med anmärkningsvärd precision – en metod som kallas radiokoldatering.
