Sowohl 13C als auch 14C sind in der Natur vorhanden. Ersteres macht etwa 1% des gesamten Kohlenstoffs aus. Die Häufigkeit von 14C variiert von 0,0000000001% (ein Teil pro Billion, ein kleines, aber messbares Niveau) bis auf Null. Die höchsten Vorkommen von 14C finden sich in atmosphärischem Kohlendioxid und in Produkten aus atmosphärischem Kohlendioxid (z. B. Pflanzen). Im Gegensatz zu 12C und 13C ist 14C nicht stabil. Infolgedessen durchläuft es immer einen natürlichen radioaktiven Zerfall, während die Abundanzen der anderen Isotope unverändert sind., Kohlenstoff-14 ist am häufigsten in atmosphärischem Kohlendioxid enthalten, da es ständig durch Kollisionen zwischen Stickstoffatomen und kosmischen Strahlen an den oberen Grenzen der Atmosphäre erzeugt wird.
Die Rate, mit der 14C zerfällt, ist absolut konstant. Angesichts eines Satzes von 14C-Atomen wird die Hälfte von ihnen in 5700 Jahren zerfallen. Da diese Rate im Verhältnis zur Bewegung von Kohlenstoff durch Nahrungsketten (von Pflanzen über Tiere bis hin zu Bakterien) langsam ist, enthält der gesamte Kohlenstoff in Biomasse an der Erdoberfläche atmosphärische Konzentrationen von 14C., Sobald jedoch Kohlenstoff aus dem Kreislauf biologischer Prozesse austritt – zum Beispiel durch Bestattung in Schlamm oder Boden -, beginnt der Überfluss an 14C abzunehmen. Nach 5700 Jahren bleibt nur noch die Hälfte übrig. Nach weiteren 5700 Jahren bleibt nur noch ein Viertel übrig. Dieser Prozess, der fortgesetzt wird, bis kein 14C mehr vorhanden ist, ist die Grundlage für Kohlenstoff Dating.
Eine Probe, in der 14C nicht mehr nachweisbar ist, wird als „Radiokohlenstoff“ bezeichnet.“Fossile Brennstoffe sind ein gemeinsames Beispiel. Sie stammen aus Biomasse, die ursprünglich atmosphärische 14C enthielt., Aber die Umwandlung von sedimentären organischen Ablagerungen in Öl oder Holzpflanzen in Kohle ist so langsam, dass selbst die jüngsten Ablagerungen Radiokohlenstoff tot sind.
Die Fülle von 14C in einem organischen Molekül liefert somit Informationen über die Quelle seines Kohlenstoffs. Wenn 14C in atmosphärischen Konzentrationen vorhanden ist, muss das Molekül aus einem neueren Pflanzenprodukt stammen. Der Weg von der Pflanze zum Molekül kann indirekt oder langwierig gewesen sein und mehrere physikalische, chemische und biologische Prozesse umfassen. Niveaus von 14C werden nur durch den Lauf der Zeit signifikant beeinflusst., Wenn ein Molekül kein nachweisbares 14C enthält, muss es aus einem petrochemischen Ausgangsmaterial oder aus einer anderen uralten Quelle stammen. Zwischenstufen von 14C können entweder Mischungen von modernem und totem Kohlenstoff oder Kohlenstoff darstellen, die vor weniger als 50.000 Jahren aus der Atmosphäre fixiert wurden.
Signale dieser Art werden häufig von Chemikern verwendet, die natürliche Umgebungen untersuchen. Ein Kohlenwasserstoff, der beispielsweise in Strandsedimenten vorkommt, kann aus einer Ölpest oder aus Wachsen stammen, die von Pflanzen hergestellt werden. Wenn Isotopenanalysen zeigen, dass der Kohlenwasserstoff 14C auf atmosphärischer Ebene enthält, stammt er aus einer Pflanze., Wenn es keine 14C enthält, stammt es von einer Ölpest. Wenn es eine Zwischenstufe enthält, stammt es aus einer Mischung beider Quellen.
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