La estabilidad de los isótopos también es diferente: mientras el
núcleo del C-14 (o radiocarbono o 14C
o 14C )
es inestable, se desintegra, emite “radiación beta” y se transforma en un átomo
de nitrógeno, los núcleos de los otros 2 isótopos son estables (no son
radiactivos). Además, la cantidad en que se encuentran es muy diferente: por
cada 1000 átomos de carbono de la naturaleza, unos 989 son de C-12, unos 11 son
de C-13 y
una ínfima cantidad es de C-14 (se calcula que hay un átomo C-14 por cada 1012
átomos de C-12). A pesar de estas diferencias, los tres isótopos tienen
idénticas propiedades y se comportan de la misma manera en las reacciones
químicas y biológicas, pudiendo pasar a formar parte de los tejidos de los
seres vivos.
La técnica de “fechamiento por
radiocarbono”, descubierta en 1947 por el químico norteamericano Willard Frank
Libby (Premio Nobel de Química, 1960) y sus colaboradores de la Universidad de Chicago,
utiliza el C-14 como un reloj “atómico” o “biológico” que, desde hace tiempo,
se ha convertido en una herramienta importante para establecer la antigüedad
(datación) de restos biológicos, útil en el estudio de nuestro pasado y también
para estudios sobre el metabolismo y sobre las reacciones químicas.
El C-14 se forma en las capas
superiores de la atmósfera cuando los “rayos cósmicos” (radiación de alto
contenido de energía) actúan sobre los átomos de nitrógeno atmosférico, les
extrae un protón y los transforma en C-14, el que se combina con 2 oxígenos
(forma 14CO2) y se incorpora al ciclo natural del carbono. Se considera que, en los últimos 60 mil años, la cantidad de
C-14 que se ha formado ha sido constante y, por el intercambio permanente
de moléculas que hay entre los seres vivos y el ambiente (en la fotosíntesis
el CO2 ingresa a las plantas, pasa a los animales por sus alimentos
y éstos eliminan moléculas por la respiración, orina y heces), en unos miles de años se ha alcanzado un
equilibrio, en el que la proporción de los 3 isótopos del carbono es constante
en todos los seres vivos y en la atmósfera.
Al morir un animal o planta se activa
su reloj biológico o atómico: como ya no ingresa C-14 la cantidad de éste empieza
a disminuir (por su desintegración) en forma constante e inexorable a una
velocidad dada por su vida media (5730 años). La antigüedad de una muestra se
determina comparando la cantidad (o la radiactividad) actual del C-14 con la
que tenía al morir o comparando la actual proporción de C-14/C-12 con la que
tenía cuando estaba vivo, ya que éstas disminuyen proporcionalmente con el
tiempo transcurrido.
Esta técnica sólo es aplicable a
muestras que han sido materia viva en el pasado (carbón vegetal, huesos, conchas
de moluscos, etc.) e implica la destrucción de la muestra o parte de ella. No
es aplicable a la cerámica, vidrio, metales, fósiles o rocas que también son
importantes para el arqueólogo. Además, los restos de una antigüedad mayor a 50
mil años tienen un contenido de C-14 tan
bajo que no se puede medir con precisión. La edad de objetos muy antiguos como
las rocas se puede calcular usando radioisótopos de vida media más larga, como
el uranio-238 (vida media 4,5 x 109 años).
Para esta técnica se ha supuesto que
el contenido de C-14 en la atmósfera ha sido constante, pero esto no siempre ha
sido así: han habido períodos en que su concentración ha sido mucho mayor y
otros en que fue mucho menor y ello pone en duda los resultados obtenidos. Esta
técnica ha producido notorios errores de datación pero también aciertos
verificables por otros medios o usando objetos de antigüedad conocida como
restos de árboles que murieron en períodos conocidos o con los anillos de
crecimiento de árboles que alcanzaban edades de 2 mil años o más.
El C-14 también se obtiene
artificialmente y con él se preparan compuestos “marcados” que sirven como
rastreador radiactivo. Así, usando 14CO2 Mervin Calvin pudo
estudiar detalladamente el proceso de fotosíntesis. Otras sustancias (como
glucosa) marcadas con 14C
han permitido estudiar el metabolismo de azúcares y lípidos o la síntesis de
colesterol en el hombre.
BIBLIOGRAFÍA
-
Atkins-Jones. “Principios de Química” (2006).
Edit. Médica Panamericana.
Q.F. JUAN JOSÉ LEÓN CAM <jjleon@lamolina.edu.pe>
Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina. PERÚ.
