• koolstof-14 is een zwak radioactieve isotoop van koolstof; ook bekend als koolstof, het is een isotopische chronometer.
• C-14-datering is alleen van toepassing op organische en sommige anorganische materialen (niet van toepassing op metalen).
• gasproportionele telling, vloeistofscintillatietelling en massaspectrometrie van de versneller zijn de drie belangrijkste methoden voor koolstofdatering.

Wat is koolstofdatering?

koolstofdatering is een methode die objectieve leeftijdsschattingen oplevert voor op koolstof gebaseerde materialen die afkomstig zijn van levende organismen. 1 een leeftijd kan worden geschat door de hoeveelheid koolstof-14 in het monster te meten en deze te vergelijken met een internationaal gebruikte referentiestandaard.de invloed van de koolstofdatering op de moderne mens maakt het tot een van de belangrijkste ontdekkingen van de 20e eeuw. Geen enkele andere wetenschappelijke methode is erin geslaagd een revolutie teweeg te brengen in het begrip van de mens, niet alleen van zijn heden, maar ook van gebeurtenissen die al duizenden jaren geleden plaatsvonden. Archeologie en andere menswetenschappen gebruiken koolstofdatering om theorieën te bewijzen of te weerleggen. Door de jaren heen heeft carbon 14 datering ook toepassingen gevonden in de geologie, hydrologie, geofysica, atmosferische wetenschap, oceanografie, paleoklimatologie en zelfs biogeneeskunde.

basisprincipes van koolstofdatering

koolstof (koolstof 14) is een isotoop van het element koolstof die onstabiel en zwak radioactief is. De stabiele isotopen zijn koolstof 12 en koolstof 13.

koolstof 14 wordt voortdurend gevormd in de bovenste atmosfeer door het effect van kosmische neutronen op stikstof 14 atomen. Het wordt snel geoxideerd in de lucht om koolstofdioxide te vormen en gaat de Globale koolstofcyclus in.

planten en dieren assimileren koolstof 14 van koolstofdioxide gedurende hun hele leven. Als ze sterven, stoppen ze met het uitwisselen van koolstof met de biosfeer en hun koolstof 14-gehalte begint dan te dalen met een snelheid bepaald door de wet van radioactief verval.

Radiocarbondatering is in wezen een methode om de resterende radioactiviteit te meten.

meten van koolstof-AMS vs radiometrische datering

Er zijn drie hoofdtechnieken die worden gebruikt om het koolstofgehalte van een bepaald monster te meten: proportionele telling van gas, vloeistofscintillatietelling en massaspectrometrie van de versneller.

het proportioneel tellen van Gas is een conventionele radiometrische dateringstechniek die de bètadeeltjes telt die door een bepaald monster worden uitgestoten. Bètadeeltjes zijn producten van radioactief verval. Bij deze methode wordt het koolstofmonster eerst omgezet in koolstofdioxidegas voordat de meting in gas proportionele tellers plaatsvindt.

Liquid scintillation counting is een andere koolstofdatering techniek die populair was in de jaren 1960. bij deze methode is het monster in vloeibare vorm en wordt een scintillator toegevoegd. Deze scintillator produceert een lichtflits wanneer het in wisselwerking staat met een bètadeeltje. Een flesje met een steekproef wordt overgegaan tussen twee photomultipliers, en slechts wanneer beide apparaten de flits van licht registreren dat een telling wordt gemaakt.

Accelerator massaspectrometrie (AMS) is een moderne koolstofdatering methode die wordt beschouwd als de meest efficiënte manier om het koolstofgehalte van een monster te meten. Bij deze methode wordt het koolstofgehalte 14 direct gemeten ten opzichte van de aanwezige koolstof 12 en koolstof 13. De methode telt geen bètadeeltjes, maar het aantal koolstofatomen in het monster en het aandeel van de isotopen.

koolstof-14 Dateerbare materialen

niet alle materialen kunnen koolstofdateren. De meeste, zo niet alle, organische verbindingen kunnen worden gedateerd. Sommige anorganische materie, zoals de aragonietcomponent van een schelp, kan ook gedateerd worden zolang de vorming van het mineraal gepaard gaat met assimilatie van koolstof 14 in evenwicht met de atmosfeer.

monsters die sinds het begin van de methode radioactief zijn gedateerd, zijn onder meer houtskool, hout, twijgen, zaden, botten, schelpen, leer, turf, modder, grond, haar, aardewerk, pollen, muurschilderingen, koralen, bloedresten, stoffen, papier of perkament, harsen en water.

fysische en chemische voorbehandelingen op deze materialen worden gedaan om mogelijke verontreinigingen te verwijderen voordat ze worden geanalyseerd op hun koolstofgehalte.

koolstofdatering standaarden

De koolstofleeftijd van een bepaald monster van onbekende leeftijd kan worden bepaald door het koolstofgehalte 14 te meten en het resultaat te vergelijken met de koolstofactiviteit 14 in moderne en achtergrondmonsters.

De belangrijkste moderne standaard gebruikt door radiokoolstofdatering labs was het oxaalzuur I verkregen van het National Institute of Standards and Technology in Maryland. Dit oxaalzuur kwam uit suikerbieten in 1955. Ongeveer 95% van de koolstofactiviteit van oxaalzuur I is gelijk aan de gemeten koolstofactiviteit van de absolute koolstofstandaard—een hout dat in 1890 niet werd beïnvloed door effecten op fossiele brandstoffen.toen de voorraden oxaalzuur I bijna volledig waren verbruikt, werd een andere standaard gemaakt van een gewas van Franse bietenmelasse uit 1977. De nieuwe standaard, oxaalzuur II, bleek slechts een klein verschil te hebben met oxaalzuur I in termen van koolstofgehalte. In de loop der jaren zijn andere secundaire koolstofnormen gemaakt.

Koolstofactiviteit van materialen op de achtergrond wordt ook bepaald om de bijdrage ervan te verwijderen uit de resultaten die tijdens een monsteranalyse zijn verkregen. De achtergrondradiocarbonactiviteit wordt gemeten en de verkregen waarden worden afgetrokken van de koolstofdateringsresultaten van het monster. Achtergrondmonsters geanalyseerd zijn meestal geologisch van oorsprong van oneindige leeftijd, zoals steenkool, bruinkool en kalksteen.

Koolstofmeting

een koolstofmeting wordt een conventionele koolstofleeftijd (CRA) genoemd. De CRA-conventies omvatten (A) het gebruik van de Libby – halfwaardetijd, (b) het gebruik van oxaalzuur I of II of een andere geschikte secundaire standaard als de moderne koolstofstandaard, (c) correctie voor monsterisotopische fractionering tot een genormaliseerde of basiswaarde van -25,0 per mille ten opzichte van de verhouding koolstof 12/koolstof 13 in de carbonaatstandaard VPDB-krijt belemnietevorming bij Peedee in South Carolina, (d) nul BP (vóór heden) wordt gedefinieerd als ad 1950, en (e) de aanname dat globale koolstof het niveau is constant.

standaardfouten worden ook gerapporteerd in een koolstofdateringsresultaat, vandaar de ” ± ” – waarden. Deze waarden zijn met statistische middelen afgeleid.de Amerikaanse fysisch chemicus Willard Libby leidde een team van wetenschappers in het tijdperk na de Tweede Wereldoorlog om een methode te ontwikkelen die de activiteit van koolstofdioxide meet. Hij zou de eerste wetenschapper zijn die suggereerde dat de onstabiele koolstofisotoop radiokoolstof of koolstof 14 zou kunnen bestaan in levende materie.

Mr. Libby en zijn team van wetenschappers konden een paper publiceren waarin de eerste detectie van koolstof in een organisch monster werd samengevat. Het was ook de Heer Libby die voor het eerst de vervalsnelheid van koolstof meet en 5568 jaar ± 30 jaar als halveringstijd vaststelde.in 1960 ontving Libby de Nobelprijs voor de Scheikunde als erkenning voor zijn inspanningen om koolstofdatering te ontwikkelen.

1. American Chemical Society National Historic Chemical Landmarks. Ontdekking van koolstofdatering (geraadpleegd op 31 oktober 2017).
2. Sheridan Bowman, Radiocarbon Datering: Interpreting the Past (1990), University of California Press

verder lezen:

Accelerator Mass Spectrometry Radiocarbon Dating
Calibration of Carbon 14 Dating Results
Radiocarbon Dating and Bomb Carbon