Datação por Carbono-14

Loading...

Flash Player 9 (or above) is needed to view presentations.
We have detected that you do not have it on your computer. To install it, go here.

0 comments

Post a comment

    Post a comment
    Embed Video
    Edit your comment Cancel

    1 Favorite

    Datação por Carbono-14 - Presentation Transcript

    1. DATAÇÃO POR CARBONO-14 PROFESSOR RODRIGO PENNA Mesosaurus brasiliensis , cerca de 250mil anos .
    2. Professor Rodrigo Penna
      • - Técnico em Eletrônica, CEFET/MG , 1990.
      • - Graduado em Física, UFMG , 1994. Licenciatura plena.
      • - Pós-Graduado em Ensino de Física, Faculdade de Educação, UFMG , 1999.
      • - Mestre em Ciências e Técnicas Nucleares, Departamento de Engenharia Nuclear, UFMG , 2006.
      • - Doutorando em Ciências e Técnicas Nucleares, Departamento de Engenharia Nuclear, UFMG .
      • Já atuou no Ensino Fundamental, Médio, Pré-Vestibular, Técnico e Superior, nas redes Pública e Privada.
      • Site na Internet: www.fisicanovestibular
      • Link para curriculum no Sistema Lattes:
      • http://lattes.cnpq.br/6150368513460565
      EMAILs [email_address] [email_address]
    3. INTRODUÇÃO
      • A maior parte dos elementos químicos constantes na tabela periódica possui isótopos : mesmo número atômico Z e número de massa A diferente .
      • O Carbono é chamado por muitos cientistas o “elemento da vida”. Não se conhece ser vivo sem a presença de Carbono.
      • Ele também possui isótopos: , e .
      • O último, Carbono-14 , é radioativo .
    4. OS CARBONOS
    5. ORIGEM DO CARBONO-14
      • O Carbono-14 é um radionuclídeo cosmogênico .
      • A radiação cósmica , formada essencialmente por partículas de alta energia (centenas de MeV até GeVs ) e raios  , incide sobre a Terra e reações nucleares formam o Carbono-14 continuamente.
      • Hidrogênio-3 (Trítio ou Trício) também é formado.
      • Assim, o carbono radioativo, formado na alta atmosfera, acaba entrando no ciclo da vida .
    6. A REAÇÃO NUCLEAR
      • A maior parte (quase 80%) dos gases
      • atmosféricos são na verdade Nitrogênio: .
      • O bombardeio de nêutrons cósmicos dá origem à reação:
      • 14 N(n,p) 14 C -
      • Após sua formação, o Carbono-14 é oxidado (reage com Oxigênio, também presente na própria atmosfera) formando o famoso “Gás Carbônico” 14 CO 2 . E então o 14 C “cai” no ciclo global do carbono.
    7. A ATMOSFERA
    8. CONSTITUIÇÃO DO AR Observe que a proporção de Gás Carbônico em relação ao volume total no ar é pequena. Mas, não deixa de ser relevante, os 0,03% , com relação à outras substâncias, visto que se destaca em relação aos constitiuintes que sequer aparecem, estatisticamente, misturados aos 0,01% restantes.
    9. A PRODUÇÃO DO 14 C
      • A taxa de produção de Carbono-14 por incidência de radiação cósmica é de aproximadamente 2 átomos por segundo para cada cm 2 de superfície da Terra (Levin).
      • Parece muito, pois a superfície da Terra é de fato grande para os padrões humanos. Porém, um átomo é de tamanho ínfimo: da ordem de 10 -10 m! Em um cm 3 (1ml) cabem da ordem de 10 13 átomos “colados”: 10.000.000.000.000!!!!!!! DEZENAS DE TRILHÕES DE ÁTOMOS EM 1 cm 3 !
    10. CICLO DO CARBONO-14
      • Diagrama indicando a formação natural do 14 C na alta atmosfera, sua incorporação nos seres vivos (vegetais e animais) e o decaimento radioativo após a morte dos mesmos.
    11. DECAIMENTO DO 14 C
      • Como todo radioisótopo, o 14 C também decai. Seu decaimento é do tipo  - e a transmutação resulta novamente no 14 N . Equação:
      • A meia-vida T 1/2 do Carbono-14 é de 5.730 anos , mas, por convenção , utiliza-se até hoje o valor determinado na década de 50, 5.568 anos , que apresenta um erro de cerca de 3% .
    12. ESQUEMA DE DECAIMENTO O princípio básico da datação por Carbono-14 é o decaimento deste radioisótopo. Este decaimento é regido pela já conhecida equação: A = A O . e -  . t Porém, existem mais detalhes e sofisticações que trataremos a seguir. A O 5.730 ANOS A O / 2 2 X 5.730 = 11.460 ANOS A O / 4 A O / 8 3 X 5.730 = 17.190 ANOS 4 X 5.730 = 22.920 ANOS A O / 16 ...
    13. HISTÓRICO
      • O método de datação por 14 C foi inventado por Willard F. Libby (1908-1980) em 1949 . Recebeu o Nobel de Química em 1960.
      • Tornou-se a principal ferramenta de determinação cronológica de episódios ocorridos a até 40-50.000 anos passados.
      • É utilizado em Arqueologia, Geologia, Paleobotânica, Paleoclimatologia, etc.
      • Foi colocado em prática 1 ano após a sua invenção, ou seja, em 1.950 .
      W.F.Libby
    14. O CARBONO NA VIDA
      • As plantas absorvem CO 2 na FOTOSSÍNTESE .
      • Como 14 CO 2 é produzido pela radiação cósmica na atmosfera, o 14 C é incorporado pelas plantas, numa pequena fração em relação aos átomos de 12 C .
      • Gás carbônico se dissolve nos oceanos e está disponível também ao plâncton.
      • Animais se alimentam de plantas, incorporando também o 14 C (junto com o 12 C!) .
      • Assim, todos os seres, durante a vida, se reabastecem continuamente de 14 C , que DECAI , e tende a acabar!
    15. REPRESENTAÇÃO
      • A distribuição isotópica do Carbono é a seguinte: aproximadamente 98,89% de todo o carbono na natureza é 12 C e 1,11% é 13 C. Observe que a proporção de 14 C é mínima , depois da segunda casa decimal! Mas, o reabastecimento constante faz com que os seres vivos tendam a manter a mesma proporção de 14 C presente no meio ambiente .
      Reabastecimento contínuo durante a vida ! 14 C (atmosfera) Plantas Animais SE ABASTECEM DE 14 C 14 C DECAI! Tende a ACABAR !
    16. O EQUILÍBRIO
      • O constante reabastecimento 14 C de faz com que a proporção entre 14 C/ 12 C seja aproximadamente a mesma do ambiente (atmosfera). Isto é o Equilíbrio .
      • Como conhecemos a meia-vida T 1/2 do 14 C e o número de átomos de Carbono em 1g, pode-se calcular o número de decaimentos por grama: chega-se a algo em torno de 15 decaimentos por minuto por grama de Carbono em organismos VIVOS .
    17. DESEQUILÍBRIO E DATAÇÃO
      • Após a morte do ser vivo, o equilíbrio se desfaz !
      • Plantas deixam de fazer Fotossíntese e animais de se alimentar. Não incorporam mais 14 C .
      • Assim, a proporção de 14 C num organismo morto tende a diminuir em relação ao ambiente, já que o carbono radioativo decai.
      • Tendo a meia-vida conhecida , é possível calcular então a presumível idade em que ocorreu a morte, e consequentemente ter um parâmetro temporal confiável sobre o evento ( datar !).
    18. NOVAMENTE O IMPORTANTE CICLO DO CARBONO-14 Todo o esquema descrito anteriormente representado na forma de ciclo.
    19. EXEMPLO: FÓSSIL DE MADEIRA Planta viva , na antigüidade, trocando 14 C com o ambiente através da Fotossíntese . Datação do fóssil pela atividade do 14 C: T 1/2 = 5.730 anos .
    20. DETALHAMENTO - 1
      • Infelizmente, não se pode simplesmente pegar uma amostra e medir a sua atividade radioativa.
      • Vários radionuclídeos estão incorporados aos organismos vivos , não só o Carbono-14.
      • Medir a atividade somente acarretaria em erro!
      • Por exemplo, no caso de um fóssil humano, entre 60 e 70% da dose total interna de radiação é proveniente do Potássio-40 e ele custa a acabar: meia-vida de 1.251 bilhões de anos !
    21. DETALHAMENTO - 2
      • Assim, ao encontrar uma amostra, em primeiro lugar é preciso processar e separar O CARBONO .
      • São utilizados processos Físicos e Químicos além do nosso interesse específico.
      • A atividade radioativa da amostra de CARBONO , apenas CARBONO , é então medida.
      • Posteriormente, é comparada com a conhecida taxa de equilíbrio para só então poder se calcular a idade estabelecendo a datação.
      • Fica claro que uma limitação do método do 14 C é o fato de que ele só se aplica a amostras que contenham CARBONO (basicamente para datar seres vivos, mas que já morreram, claro!)
    22. ERROS NO PROCESSO
      • Ainda assim, a datação por Carbono-14 é um processo susceptível a vários erros, que em análises rigorosas precisam ser levados em conta, a saber:
        • Erros no preparo e processamento da amostra;
        • Mudanças na concentração de 14 C na atmosfera em períodos passados, devido à mudanças no campo magnético da Terra e na atividade solar;
        • Aumento na concentração de 14 C na atmosfera após 1.950 devido a testes nucleares...
      PARA MINIMIZAR O ERRO, USA-SE MAIS DE UMA AMOSTRA OU OUTRO MÉTODO DE DATAÇÃO PARA COMPARAR.
    23. EFEITO “ FALLOUT ”
      • É também conhecido como poeira radioativa .
      • Devido aos testes nucleares dos anos 50 e 60, principalmente.
      • Ocasionou a formação de vários radionuclídeos , inclusive o 14 C.
      • Calcula-se que dos 2.10 30 átomos de 14 C existentes antes foram acrescentados 6.10 28 devido aos testes.
      • No entanto, o acréscimo na atividade do 14 C atmosférico tem contribuído para os estudos ambientais e climatológicos recentes.
    24. Os Testes das Sete Potências Nucleares (até Junho/1998) 28.05.1998, Montes Chagai 5 (todos subterrâneos) 20 Paquistão 5 testes entre 11 e 13.05.1998, Pokhran 18.05.1974, Pokhran, Rajasthan 6 (todos subterrâneos) 65 Índia 06.08.1996, Lop Nor 16.10.1964, Lop Nor 43 (23 na atmosfera, 20 subterrâneos) 450 China 26.11.1991, Nevada, EUA 03.10.1952, Austrália 45 (21 na atmosfera, 24 subterrâneos) 380 Inglaterra 27.01.1996, Atol de Mururoa 13.02.1960, Argélia 210 (50 na atmosfera, 160 subterrâneos) 500 França 25.10.1990, Novaya Zemlya 29.08.1949, em lugar não revelado 715 (207 na atmosfera, 508 subterrâneos) 22.500 Rússia 23.09.1993, Nevada 16.07.1945 Alamogordo, Novo México 1.030 (215 na atmosfera, 815 subterrâneos) 12.070 EUA Último Teste Primeiro Teste Testes realizados Arsenal País
    25. OUTROS MÉTODOS DE DATAÇÃO
      • Termoluminescência . Exemplo: cerâmica. Até 1milhão de anos com 10% de precisão. Vantagem: mais barato. Brasil: USP e UFS.
      • Luminescência opticamente estimulada . Não é necessário aquecer a amostra. Assim, pode ser usado em ossadas. Brasil: Faculdade de Tecnologia de São Paulo.
      • Ressonância paramagnética nuclear . Menos sensível que a termoluminescência, mas permite datar com 10% de precisão de 1.000 a 1milhão de anos.
        • Polêmica interessante: pesquisadores da USP e do Piauí dataram por ressonância pinturas rupestres neste estado encontrando 35.000 anos (em 2002). Estrangeiros dataram por Carbono-14 encontrando 3.800 anos. As teorias atuais indicam que o continente Americano foi ocupado a partir de 12.000 anos atrás.
      • Aminoácidos . Serve para seres vivos. Utiliza peculiaridades da Química: isomeria óptica.
      • Novos métodos estão constantemente sendo desenvolvidos.
    26. DATAÇÃO DE ROCHAS Radionúclideos que possibilitam estudos de processos geológicos. K-micas, K-feldspars, biotite, metamorphic rock, glauconite Zircon, uraninite, pitchblende Muscovite, biotite, hornblende, volcanic rock, glauconite, K-feldspar Zircon, uraninite, pitchblende Materials Dated Daughter Half-life (billion yrs.) Parent
    27. SOFISTICAÇÕES NA TÉCNICA DO CARBONO-14
      • Com o uso de aceleradores (inclusive Cyclotrons ou outros modelos) e espectômetros de massa é possível a análise de amostras de menos de 1mg e atingir a sensibilidade de 10 -15 na taxa 14 C/ 12 C, que no equilíbrio é de . Isto para se remover o
      • Nitrogênio-14 e o CH 2 ,que têm praticamente a mesma massa do 14 C .
      Exemplo da análise de um espectômetro.
    28. USO DO ESPECTÔMETRO Medida da proporção isotópica do Kriptônio através de um espectrômetro de massa. 17.3% 86 Kr 57.0% 84 Kr 11.5% 83 Kr 11.6% 82 Kr 2.27% 80 Kr 0.356% 78 Kr
    29. DATAÇÕES REALIZADAS O santuário de Stonehenge, em Wiltshire, Inglaterra, foi construído entre 3500 e 1500 a.C. Pirâmide de Sakkara, 1ª a 3ª Dinastia, 3.100 a 2.575 A.C. Gruta de Lascaux, pinturas de até 17.000 anos.
    30. SERRA DA CAPIVARA - PI Importante sítio arqueológico brasileiro, com polêmicas de datações de dezenas de milhares de anos atrás, contradizendo teorias atualmente aceitas.
    31. Região Norte – AM e PA Serra da Lua (PA) e urna funerária encontrada em Manaus (AM). Estudos indicam sítios de até 9.000 anos atrás.
    32. BRINCANDO DE CALCULAR
      • Exemplo de aplicação matemática.
      • Um pedaço de madeira carbonizada encontrada em uma escavação em ruínas na região central dos Estados Unidos apresentou uma atividade de 0,510×10 -3 microcuries. A amostra de carbono pesava 525 gramas após separação e processamento. Qual é aproximadamente a idade da civilização existente na época em que foi cortada a árvore que deu origem à amostra?
      1- Carvão é Carbono. Facilita a datação. SOLUÇÃO 2- A atividade de equilíbrio é conhecida: 15,3 decaimentos/minuto/g de carbono. 3- É necessário calcular a chamada Atividade Específica ( A Sp ) da amostra. 3b- Multiplica-se por 3,7.10 10 (Bq), por 60 para dar 1 minuto e divide-se pela massa da amostra.
    33. CONTINUAMOS CALCULANDO 4- Já conhecemos a Equação de Decaimento: A = A O . e -  . t 4a- Calculamos a constante  do 14 C:  = ln 2 / T 1/2 = 0,693 / 5568 5- FÓRMULA DO TEMPO 4c- Substituimos os valores na equação para então podermos fazer as contas. Agora, podemos resolver para o tempo.
    34. FINALMENTES... 6- OPERANDO A CALCULADORA 7- DIGITA: 2 ln ÷ 5568 = F ↔E 1,24.10 -4 Anota! 8- OPERANDO A CALCULADORA NOVAMENTE 9- DIGITA: 15,3 ÷ 2,16 = ln ÷ 1,24 = EXP +/- 4 15.788 anos! Ufa! A civilização é de cerca de 16.000 anos!
    35. BIBLIOGRAFIA
      • Radioproteção e Dosimetria – Fundamentos, Luiz Tauhata, Ivan P.A. Salati, Renato di Prinzio e Antonieta di Prinzio, IRD – CNEN, disponível no site http://www.ird.gov.br/ em 08/08/04.
      • Laboratório de 14 C. Técnicas e Aplicações em Estudos Paleoambientais. Universidade de São Paulo – USP, disponível no site http://www.cena.usp.br/ em 03/01/05.
      • Clube Araruamense de Astronomia, site http://www.caastro.hpg.ig.com.br/ em 03/01/05.
      • HyperPhysics, Georgia State University, site http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html em 04/01/05.
      • ComCiência , Revista Eletrônica de Jornalismo Científico, vinculada à SBPC – Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência, que também edita a revista Ciência Hoje . Atualizada em 10/09/03. Recomendo a leitura periódica, pois trás artigos muito interessantes. Site http://www.comciencia.br/ em 04/01/05.
      • Radiações ionizantes para médicos, físicos e leigos , Antônio Renato Biral, Ed. Insular – pág. 166.
      • NAEQ: Núcleo de Apoio ao Ensino da Química, Departamento de Física e Química, Universidade de Caxias do Sul, site http://www.ucs.br/ em 05/01/05.
      • Aplicações Industriais das Radiações Ionizantes, Curso de Extensão em Radiologia Industrial, Gamagrafia e Medidores Nucleares para Técnicos, UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL, ESCOLA DE ENGENHARIA, DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NUCLEAR.

    + Rodrigo PennaRodrigo Penna, 6 months ago

    custom

    2216 views, 1 favs, 1 embeds more stats

    Describes carbon-14 dating process . A conversão d more

    More info about this document

    © All Rights Reserved

    Go to text version

    • Total Views 2216
      • 2188 on SlideShare
      • 28 from embeds
    • Comments 0
    • Favorites 1
    • Downloads 26
    Most viewed embeds
    • 28 views on http://nateiadoconhecimento.blogspot.com

    more

    All embeds
    • 28 views on http://nateiadoconhecimento.blogspot.com

    less

    Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
    Flag as inappropriate

    Select your reason for flagging this presentation as inappropriate. If needed, use the feedback form to let us know more details.

    Cancel
    File a copyright complaint
    Having problems? Go to our helpdesk?

    Categories