Cacbon (C)

Kim cương và than chì vốn được biết từ xa xưa và đều có ở dạng tự nhiên trong vỏ Trái Đất. Than chì còn được gọi là grafit vì grafo trong theo tiếng Hi Lạp có nghĩa là viết.

Cacbon thì có 2 câu chuyện thú vị sau:
Vì sao chọn đồng vị cacbon 12 trong thang đo khối lượng nguyên tử (KLNT) của nguyên tố hóa học (NTHH)?
Đầu tiên vào năm 1803, vì hidro là nguyên tố nhẹ nhất nên được chọn làm đơn vị KLNT. Nhưng vì đa số các NTHH đều dễ dàng tạo hợp chất với oxi dưới dạng oxit nên thực tế tính toán KLNT, người ta phải so sánh chúng với KLNT của oxi. Từ đó 1/16 KL của nguyên tử oxi được nhận làm đơn vị đo KLNT và gọi là đơn vị oxi.

Với sự tiến bộ của khoa học, mâu thuẫn mới xuất hiện. Đầu thế kỉ XX, người ta xác định oxi thiên nhiên là hỗn hợp của các đồng vị. Các nhà khoa học vẫn coi đơn vị oxi là 1/16 của oxi thiên nhiên (tức là tất cả các đồng vị của oxi), nhưng đối với vật lí nguyên tử thì đơn vị này không chính xác và các nhà vật lí thừa nhận đvO bằng 1/16 của đồng vị oxi 16.

Đơn vị đo lường mà có 2 thang là thang vật lí và thang hóa học. Giải quyết mâu thuẫn đó, Hội nghị quốc tế quyết định chuyển sang chọn cacbon vào năm 1961. Ưu điểm là cacbon thiên nhiên chỉ có 2 đồng vị bền là C-12 và C-13 và số đồng vị C-12 chiếm tới 98,892% tổng số nguyên tử cacbon.

Vì vậy từ năm 1961 các nhà bác học thống nhất chọn đơn vị KLNT là 1/12 nguyên tử C-12 kí hiệu đvC.

Dùng đồng vị C-14 để xác định niên đại của di vật khảo cổ nguồn gốc thực vật
Tia vũ trụ rất nguy hiểm do phát ra hạt nơtron. Nhờ lớp khí ozon O3 ở tầng cao khí quyển mà chặn được tia vũ trụ không xuống mặt đất. Hạt nơtron vũ trụ khi tác dụng với đồng vị N-14 tạo thành đồng vị C-14. Đồng vị C-14 không bền bị phân hủy trong tự nhiên với chu kì bán hủy T=5570 năm.

Nhờ có hiện tượng quang hợp mà cây cối hấp thụ khí CO2 trong khí quyển để sinh trưởng. Trong khí CO2 có phần rất bé là 14CO2 (cứ 1 triệu phân tử CO2 bình thường thì có 1 phân tử CO2 chứa đồng vị không bền 14).

Vì phản ứng tạo C-14 trong khí quyển là liên tục nên khi cây cối còn sống, hàm lượng C-14 coi như không đổi. Khi cây chết đi, không còn hiện tượng quang hợp, lượng C-14 giảm dần theo chu kì bán hủy nói trên.

Nếu lấy 1 mảnh gỗ cùng loại, kích thước, nhưng mới nguyên so với mảnh gỗ của áo quan trong các ngôi mộ cổ thì biết ngay số lượng C-14 còn lại bao nhiêu. Và chúng ta có thể tìm ngay được niên đại ngôi mộ.