C14-Methode: Bestimmung des Alters von Funden

Kohlenstoffisotope

• Kohlenstoff hat mehrere Isotope: C12, C13 und C14
  • Alle Kohlenstoffisotope haben 6 Protonen
  • Unterschied liegt in der Anzahl der Neutronen
    • C12: 6 Neutronen
    • C13: 7 Neutronen
    • C14: 8 Neutronen

Verteilung und Stabilität

• C12: Hauptanteil des Kohlenstoffs in der Atmosphäre
• C13: Ca. 1% des Kohlenstoffs in der Natur, stabil
• C14: Sehr selten (1 Billionstel), radioaktiv, zerfällt mit der Zeit

Entstehung von C14

• Entsteht durch Höhenstrahlung
  • Neutronen treffen in der oberen Atmosphäre auf Stickstoffatome
  • Umwandlung von Stickstoff in C14, dabei freiwerdendes Proton
• Gleichmäßige Verteilung von C14 in der Atmosphäre
• Gleichgewicht zwischen C14 und C12 durch Wettergeschehen

Aufnahme und Zerfall von C14

• Pflanzen nehmen C14 durch Photosynthese auf
• Über Nahrungskette gelangt C14 in den menschlichen Körper
• Nach dem Tod keine weitere Aufnahme von C14
• Zerfall von C14 im Körper nach dem Tod

Halbwertszeit

• 5730 Jahre: Zeit, in der die Hälfte des C14 zerfallen ist
• Diagramm: Verhältnis von verbleibendem C14 zur verstrichenen Zeit

Anwendung zur Altersbestimmung

• Beispiel: Mann aus dem Eis (Ötzi)
  • 1991 in Ötztaler Alpen gefunden
  • 53% des ursprünglichen C14 vorhanden
  • Gestorben vor ca. 5200 Jahren

Rechenbeispiel

• Altersbestimmung einer ägyptischen Mumie
  • Gegebener C14-Anteil: 70% des ursprünglichen Wertes
  • Halbwertszeit: 5730 Jahre
  • Formel: Zerfallsgesetz, Umstellen nach dem Alter
  • Ergebnis: Mumie ca. 3000 Jahre alt

Zusammenfassung

• C14-Methode zur Altersbestimmung
• Zerfall von C14 und Berechnung des Alters
• Praktische Anwendung und mathematische Herleitung