Datowanie izotopowe (radiodatowanie) – metody datowania próbek, oparte na zjawisku niezależności od warunków fizycznych szybkości przebiegu rozpadu promieniotwórczego, stosowane głównie w naukach geologicznych i archeologicznych.
Historia W 1902 roku Ernest Rutherford i Frederick Soddy opublikowali wyniki eksperymentów z substancjami radioaktywnymi, wśród ich obserwacji znalazło się stwierdzenie, że niestabilne atomy (nie wiedziano wówczas, że atom ma jądro) przekształcają się w inne pierwiastki, a liczba rozpadów jest proporcjonalna do liczby atomów. W 1905 roku Rutherford zasugerował, że na podstawie ilości pierwiastka powstającego w wyniku rozpadu można określić wiek Ziemi.
Koncepcję Rutherforda rozwijał Bertram Boltwood, który w 1907 r. opublikował wyniki datowania skał na podstawie zawartości w nich uranu, toru oraz ołowiu jako produktu rozpadu. Stwierdził on, że badane skały mają wiek w zakresie od 400 milionów do 2,2 miliarda lat.
Początkowo czas określano na podstawie analiz chemicznych, które nie różnicowały izotopów pierwiastków. Rozwój wiedzy o budowie atomu, poznanie izotopów i rozwój metod badawczych, szczególnie spektrometrii mas, spowodował, że od około 1950 roku możliwe jest już precyzyjne datowanie z użyciem technik jądrowych.
Technika datowania pozostałości organizmów zwana datowaniem radiowęglowym została opracowana w 1949 r. przez Willarda Libby’ego i współpracowników, za co otrzymał w 1960 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Podstawy teoretyczne Podstawą datowania radioizotopowego jest przemiana izotopów promieniotwórczych niezależnie od otoczenia zgodnie z prawem rozpadu naturalnego. Dla przypadku, gdy izotop rozpada się tylko w jeden sposób, tworząc trwały izotop, ilość rozpadającego się izotopu określa wzór:
Jeżeli powstający izotop nie rozpada się, to przybywa go tyle, ile ubywa izotopu promieniotwórczego:
Wiek określa się poprzez określenie stosunku ilości izotopu rozpadającego się do ilości izotopu powstającego:
Stąd czas, od kiedy w próbce zaczął gromadzić się izotop potomny, określa wzór:
Między czasem połowicznego rozpadu a stałą rozpadu zachodzi związek:
By datowanie metodą izotopową było możliwe, musi zostać spełnionych kilka warunków: układ jest zamknięty od momentu, dla którego określany jest czas; do układu nie powinien dopływać ani odpływać izotop radioaktywny i produkty jego rozpadu, istnieje zjawisko, które usuwa izotop potomny z układu, w badanych próbkach występuje izotop radioaktywny, czas połowicznego zaniku tego izotopu jest porównywalny lub większy z określanym czasem, minimalny możliwy do określenia czas wynika z możliwości określenia najmniejszych ilości izotopu potomnego.
Opis Metody stosowane są do datowania wydarzeń (krzepnięcie, osadzenie, wbudowanie w organizm), po których następuje uwięzienie w materiale rozpadającego się izotopu oraz produktów rozpadu promieniotwórczego, a uwolnienie ich przed danym wydarzeniem. Czas od wystąpienia wydarzenia określa się na podstawie proporcji pomiędzy zawartością określonego izotopu i produktów jego rozpadu. Jeżeli nie następuje ucieczka bądź napływ analizowanych izotopów do badanego materiału w badanym czasie, to proporcja ilości izotopów zależna jest wyłącznie od czasu, w którym następowało gromadzenie się produktów rozpadu.
Do metod datowania izotopowego zalicza się m.in.: datowanie radiowęglowe, datowanie uranowo-torowe (uran-234 i tor-230) (uran-238 i ołów-206 oraz uran-235 i ołów-207) datowanie potasowo-argonowe (potas-40 i argon-40) datowanie argonowe (argon-39 i argon-40) datowanie rubidowo-strontowe (rubid-87 i stront-87) (ren-187 i osm-187) (hafn-182 i wolfram-182)
Przypisy
Bibliografia Polański A. Izotopy w geologii. Wydawnictwa Geologiczne. Warszawa, 1979. .
Kategoria:Geochronologia Kategoria:Geochemia
Kategoria:Hasła utworzone w ramach Tygodni Tematycznych 2019