所谓的“碳十四鉴定”即放射性碳定年法,是利用在自然界中广泛存在的碳十四来测量“动物和植物”的年龄。动物与植物都属于有机物,然而大多数文物比如瓷器、陶器、青铜器都属于无机物,所以碳十四测年在考古方面的应用十分有限。
碳十四法主要用来鉴定高古文物,一般指年代比较久远的,而一般文物都在一两千年以内,所以一般不会用碳十四法来断代。
还有精度的问题,即使进行高精度的测量,这种方法也存在正负20-40年的误差,这种数据经过校正放在95%的置信度下,最后给出的年代范围通常会落在几十到几百年。
比如水坑碱性土质出土的玉器通常比较容易有嗜口,容易接晶体,仿货的晶体可仿,这个时候碳14就能派上用场。
总而言之,古董的鉴定方法没有唯一性,也没有绝对性。之前我们国家的古董鉴定标准是国宝帮说了算。如今科技越来越发达,国宝帮那一套已经过时了。人们的学历,阅历,经历越来越丰富,物理鉴定的方式越来流行,也越来越有说服力。
宇宙射线创造的C14原子与氧结合会形成二氧化碳,植物将其吸收后会通过光合作用融入到植物纤维。食用植物的动物和人类同样会摄取C14。空气和所有生物中普通碳(C12)与C14的比例在任何时代都是几乎不变的。一万亿个碳原子中可能有一个是C14。C14一直在衰变,但它们会按照恒定速度被新的C14原子取代。
此时,您的体内有一定比例的C14原子,而所有的植物和动物也都有相同比例的C14原子。活的生物体一旦死亡,就会停止摄取新的碳。所有生物体死亡的那一刻C12和C14的比例都是一样的,但C14会继续衰变,而且不会得到补充。C14按半衰期为5700年的速度衰变,而样本中C12的数量仍然保持不变。通过测量样本中C12与C14的比例,将其与活的生物体进行对比,就能相当精确地测算样本的生存年代。由于C14的半衰期是5700年,因此只能测定年代最多为6万年的物体,误差较大。
碳14测定年代的原理:是用碳同位素来鉴定古物的年份,碳14是碳元素的一种具放射性的同位素,其是透过宇宙射线撞击空气中的氮原子所产生;碳14是自然界中碳元素有三种同位素,即稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C。
碳14是自然界中碳元素有三种同位素,即稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C。14C的半衰期为5730年,14C的应用主要有两个方面:一是在考古学中测定生物死亡年代,即放射性测定年代法的一种,其他常用的还有钾-氩法测定,钾-氩法测定,热释光测定等;二是以14C标记化合物为示踪剂,探索化学和生命科学中的微观运动。在地球上有99%的碳以碳-12的形式存在,有大约1%的碳以碳-13的形式存在,只有兆分之一(00000000001%)是碳-14,存在于大气中,由大气中氮与宇宙射线作用生成,其丰度基本保持不变,是生物圈中碳-14的来源。
放射性同位素c-14的应用
自然界中碳元素有三种同位素,即稳定同位素12c、13c和放射性同位素14c,14c的半衰期为5730年,14c的应用主要有两个方面:一是在考古学中测定生物死亡年代,即放射性测年法;二是以14c标记化合物为示踪剂,探索化学和生命科学中的微观运动。
一、14c测年法
自然界中的14c是宇宙射线与大气中的氮通过核反应产生的。碳-14不仅存在于大气中,随着生物体的吸收代谢,经过食物链进入活的动物或人体等一切生物体中。由于碳-14一面在生成,一面又以一定的速率在衰变,致使碳-14在自然界中(包括一切生物体内)的含量与稳定同位素碳-12的含量的相对比值基本保持不变。
当生物体死亡后,新陈代谢停止,由于碳-14的不断衰变减少,因此体内碳-14和碳-12含量的相对比值相应不断减少。通过对生物体出土化石中碳-14和碳-12含量的测定,就可以准确算出生物体死亡(即生存)的年代。例如某一生物体出土化石,经测定含碳量为m克(或碳-12的质量),按自然界碳的各种同位素含量的相对比值可计算出,生物体活着时,体内碳-14的质量应为
m克。但实际测得体内碳-14的质量内只有m克的八分之一,根据半衰期可知生物死亡已有了3个5730年了,即已死亡了一万七千二百九十年了。美国放射化学家w.f.利比因发明了放射性测年代的方法,为考古学做出了杰出贡献而荣获1960年诺贝尔化学奖。
由于碳-14含量极低,而且半衰期很长,所以用碳-14只能准确测出5~6万年以内的出土文物,对于年代更久远的出土文物,如生活在五十万年以前的周口店北京猿人,利用碳-14测年法是无法测定出来的。
二、碳-14标记化合物的应用
碳-14标记化合物是指用放射性14c取代化合物中它的稳定同位素碳-12,并以碳-14作为标记的放射性标记化合物。它与未标记的相应化合物具有相同的化学与生物学性质,不同的只是它们带有放射性,可以利用放射性探测技术来追踪。
自
20世纪
40年代,就开始了碳-14标记化合物的研制、生产和应用。由于碳是构成有机物三大重要元素之一,碳-14半衰期长,β期线能量较低,空气中最大射程
22cm,属于低毒核素,所以碳-14标记化合物产品应用范围广。至80年代,国际上以商品形式出售的碳-14标记化合物,包括了氨基酸、多肽、蛋白质、糖类、核酸类、类脂类、类固醇类及医学研究用的神经药物、受体、维生素和其他药物等,品种已达近千种,约占所有放射性标记化合物的一半。
以碳-14为主的标记化合物在医学上还广泛用于体内、体外的诊断和病理研究。用于体外诊断的竞争放射性分析是本世纪60年代发展起来的微量分析技术。应用这种技术只要取很少量的体液(血液或尿液)在化验室分析后,即可进行疾病诊断。由于竞争放射性分析体外诊断的特异性强,灵敏度高,准确性和精密性好,许多疾病就可能在早期发现,为有效防治疾病提供了条件。
碳-14标记化合物作为灵敏的示踪剂,具有非常广泛的应用前景。
参考资料:
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