碳-14定年法 - 科學Online

碳-14定年法（Carbon-14 Dating） · 1905 年拉塞福(Ernest Rutherford) 首先建議可以利用放射性礦物來決定岩石的年齡，第二年他在實驗室中定了一個含鈾礦物 ... Friday14thJanuary2022 14-Jan-2022 人工智慧 化學 物理 數學 生命科學 生命科學文章 植物圖鑑 地球科學 環境能源 科學繪圖 高瞻專區 第一期高瞻計畫 第二期高瞻計畫 第三期高瞻計畫 綠色奇蹟－中等學校探究課程發展計畫 關於我們 網站主選單 碳-14定年法（Carbon-14Dating） 臺北市立第一女子高級中學宋佳穎 原理 1905年拉塞福(ErnestRutherford)首先建議可以利用放射性礦物來決定岩石的年齡，第二年他在實驗室中定了一個含鈾礦物的年齡。

同一年美國的化學家鮑爾伍也在耶魯大學做了同樣礦物定年的工作，但是他們所定出來的岩石年齡都嫌太老。

直到1913年索岱把同位素的性質加以闡明和改良放射性定年方法以後，始有比較準確的放射性定年結果。

岩石中的化石成份會含有一些有機物，利用碳的放射性同位素碳-14（記為C-14或$$^{14}\text{C}$$）的衰變結果，可做為測定岩石年齡的方法，稱為C-14定年法。

1960年諾貝爾化學獎頒給美國學者弗蘭克·威拉德利比(WillardFrankLibby)，以記載1949年起弗蘭克團隊所發展的C-14定年法，帶來考古學更準確的定年方式。

一般而言，自然界中的碳$$99\%$$以上為穩定的碳-12（記為C-12或$$^{12}\text{C}$$），然而自然界也存在很微量的C-14。

自然界C-14的唯一來源主要在高空大氣中，來自宇宙射線高能中子與大氣穩定的氮同位素發生碰撞，就產生了C-14，也有極少部份C-14是直接來自宇宙射線。

高能中子與氮同位素碰撞反應：$$^{14}_{~7}\textrm{N}+_{~0}^{~1}\!\textrm{n}\rightarrow_{~~6}^{~14}\!\textrm{C}+_{~~1}^{~~1}\!\textrm{H}$$ 這些在大氣中形成的C-14同位素會藉著生物的呼吸作用進入生物體內，因此生物體內會保持著定量的C-14。

當生物死亡後，其遺骸無法繼續補充C-14，隨光陰流轉，生物遺骸內C-14逐漸衰變就愈來愈少。

因此，我們可藉由測定生物遺骸中C-14含量來確認樣品之年齡。

C-14同位素是一種放射核種，其衰變屬於$$\beta$$衰變而變成氮原子。

因此，由於待測樣品所放射出$$\beta$$射線數量和樣品中所含的C-14原子的數目成正比，偵測$$\beta$$射線數量，即可進而計算樣品中C-14的殘留量。

C-14同位素的半衰期約為$$5730\pm40$$年，也就是說：C-14同位素經過了$$5730\pm40$$年後只剩下其原有量的一半，另一半已隨著時間而衰變成氮原子。

在封閉系統中，根據衰變定律，即可求得該樣品之年齡。

放射性同位素衰變定律： $$\mathrm{N_t=N_0e^{\lambdat}}$$ $$\mathrm{N_0}$$：原來放射性強度 $$\mathrm{N_t}$$：經過時間$$t$$之後的放射性強度 $$\lambda$$：放射性核種的衰變常數(Decayconstant)，C-14同位素的$$\lambda$$為$$1.209\times10^{-4}y^{-1}$$ $$t$$：時間 問題 大氣中C-14的比值隨著時間而有所改變。

自從工業革命以來，人類對能源的需求日益增加，因此有大量不含C-14的所謂「死碳」，如煤、石油的燃燒加入了大氣中。

宇宙射線總強度的改變也引起C-14產生速率改變。

火成岩織含碳標本獲得相當困難。

所以在使用C-14定年法之前，我們必須能夠定出大氣中C-12與C-14比值隨時間變化的情形。

幸虧這些資料，可以從樹木的年輪獲得。

經由樹木年輪的推算，大致可追溯至七千年前。

若經由冰川作用造成之季候泥推算則可回溯至一萬年前。

對於年齡超過一萬年的標本定年，由於缺乏可靠的大氣C-14變化資料，因此以C-14定年法測量的結果存在相當的誤差值。

參考文獻 Radiocarbondating—Wikipedia.https://en.wikipedia.org/wiki/Radiocarbon_dating 14Cdating,碳-14定年法｜國家教育研究院。

http://terms.naer.edu.tw/detail/2287400/ 火成岩的年代測定｜NC自然與人文數位博物館。

http://digimuse.nmns.edu.tw/Default.aspx?ContentType=Exhibit&Domin=g&Field=ri&Language=CHI&ObjectId=0b00000181da5429&tabid=369 國立台灣大學地質科學系碳十四實驗室。

http://carbon14.gl.ntu.edu.tw/c14.htm Tags:C-14dating{14Cdating},half-life,Isotope,半衰期,同位素,碳-14定年 前一篇文章下一篇文章 您或許對這些文章有興趣 化學傳記：法拉第不為人知的一面（十一）：凡人法拉第 [講座]AaronCiechanover教授（2004諾貝爾化學獎得主）醫藥通俗演講 不需溶劑的紅血球冷凍保存方法 化學傳記：法拉第不為人知的一面（六）：電磁轉動與電磁感應 化學傳記：法拉第不為人知的一面（最終回）：晚年的法拉第 化學傳記：法拉第不為人知的一面（九）：法拉第和社會的關係 化學傳記：法拉第不為人知的一面（四）：化學家法拉第 化學傳記：法拉第不為人知的一面（八）：電解定律 發表迴響Cancelcommentreply 你的電子郵件位址並不會被公開。

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