Il concetto di tempo in chimica
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Il concetto di tempo in chimica Scritto da Maria Rispoli Sabato 19 Marzo 2011 16:31 - Ultimo aggiornamento Sabato 19 Marzo 2011 16:37 Misurazione del tempo da oscillazioni atomiche Dal 1972 la misurazione del tempo è stata ufficialmente abbinata al numero di oscillazioni atomiche del cesio, che vibra precisamente al ritmo di 9.192.631.770 oscillazioni al secondo. La durata media ufficiale dell'anno è dunque di circa 290.091.200.500.000.000 oscillazioni di cesio, equivalenti a 365,242199 giorni. Poiché però la Terra non è così precisa nei suoi movimenti, l'orologio pilota dell'Osservatorio navale degli Stati Uniti, che misura il Coordinated Universal Time, deve essere continuamente ricalibrato quasi ogni anno, in genere con l'aggiunta di qualche secondo, per stare per l'appunto al passo degli effettivi (imprecisi) movimenti della Terra. Datazione radiometrica Tra le conseguenze più importanti della scoperta della radioattività va annoverato il fatto che su questo fenomeno si basa un metodo effettivamente attendibile per la determinazione dell’età di rocce e minerali contenenti isotopi radioattivi: la datazione radiometrica. L’attendibilità di tale metodo è dovuta al fatto che la velocità di decadimento di un isotopo radioattivo è costante e indipendente da qualsiasi fattore fisico o chimico. Il tempo di dimezzamento ha un valore caratteristico per ogni isotopo radioattivo e ne esprime la velocità di disintegrazione. Ad esempio, se partiamo da un grammo di isotopo radioattivo, dopo che sarà trascorso un tempo pari al suo tempo di dimezzamento resterà di quell’isotopo solo mezzo grammo; di questo mezzo grammo la metà (ossia un quarto di grammo) sarà decaduta dopo che sarà trascorso un altro tempo pari al tempo di dimezzamento, e così via. La figura illustra il principio della datazione radiometrica nel caso di un campione di roccia contenente un ipotetico isotopo radioattivo che, con tempo di dimezzamento di 1 milione di anni, decade direttamente in un isotopo stabile. 1/2 Il concetto di tempo in chimica Scritto da Maria Rispoli Sabato 19 Marzo 2011 16:31 - Ultimo aggiornamento Sabato 19 Marzo 2011 16:37 Decadimento un ipotetico isotopo radioattivo Determinando quella se che campione numerosi presentano agli dimezzamento risulta altri èbasa trascorso di stabile isotopi isotopo che di particolarmente roccia idi con due di troppo radioattivi, esattamente stabile radioattivi 1:15, opportune ha isotopi brevi un se già milione ne osono esistenti prodotto, obene sono un deduce troppo analisi tempo di per presenti in lunghi la si che la natura, percentuale può datazione in se ildella in uguale campione per al risalire invece quantità tempo solo essere radiometrica quantità iall’età si di cinque di troppo di trova un effettivamente roccia del (cioè un riportati piccole, campione rapporto ha di in radioattivo circa alcune rapporto nella o utili. ehanno 4di tra in che, tabella milioni rocce. esame. isotopo ancora 1:1), quindi, tempi Quanto di seguente se Ad anni. radioattivo presente di ne ilfa. esempio, deduce Dei infatti Ci rocce anche tecniche l’isotopo anni si vecchie se stabile analitiche ilisotopi in suo genere di tempo del milioni hanno suo sul di di decadimento, rubidio-87 dimezzamento rese anni. possibile Ilpresenti potassio-40 eanni; sui che due èmisurare piuttosto sono isotopi ha presenti invece perfino elevato dell’uranio un inisotopo le rocce campo (1.3 piccolissime (235 miliardi aventi di eanche impiego 238) un’età quantità anni), solo più di per recenti vasto; di datare argon-40, 50.000 infatti, Per datare eventi ancora più recenti ci si basa sul carbonio-14 (detto radiocarbonio), – isotopo viene poteva l’introduzione, impiego di molti un importante molto fenomeni utilizzare radioattivo di questo usato anche passo solo dell’Epoca per "orologio": del in per datare carbonio, avanti, questo datare Glaciale in avvenimenti perché, caso, alcuni che eventi ha che di casi apari compresi tecniche un questo per si tempo può prima storia punto, analitiche entro arrivare di non dimezzamento dell’uomo. gli idimezzamento potevano geologi fino ultimi più asofisticate 40.000-50.000 eventi possono Fino essere di alla appena di 75000 ha datati datare fine esteso degli 5730 anni; con anni –solo per anni ilprecisione. anni tuttavia, campo esempio Si ’70 e si tratta un lodieesi Elemento progenitore Tempo (in anni) di dimezzamento figlio datati Carbonio-14 5730 Azoto-14 Materiali organici Uranio-235 723 milioni Piombo-207 Zircone, Uraninite, Pechblenda Potassio-40 1.300 Argon-40 Muscovite, Biotite,potassici Orneblenda, Feldspato potassico Rocce vulcaniche Uranio-238 4.510 milioni Piombo-206 Zircone, Uraninite, Pechblenda Torio-232 8 13.900 Piombo-208 206 Rocce vulcaniche Rubidio-87 47.000 milioni Stronzio-87 238 Miche, Feldispati Rocce metamorfiche 206 238 Prendiamo in esame per esempio ilpresenti caso dell’uranio-238. stato dimostrato che l'uranio-238 ( 23 U) fattori ha la ambientali, caratteristica trasformandosi, di emettere radiazioni dopo un tempo a velocità ben determinato, costante senza in piombo essere influenzato (tanto da Pb). L'uranio rispetto e quanto uranio maggiore ala èdi oggi, stato radioattivo in presente, èe alcuni ilanni, loro presente minerali contenuto dai nelle della in rocce crosta piombo della sisi formazione terrestre. è eclessidra, potuto minore stabilire Valutando quello della che uranio le eesse quantità in maggiore radioattivo. sono relative quantità di piombo antiche 14 di Per esempio se una roccia sono inizialmente 100 milligrammi di generano per trasformazione radioattiva 10 milligrammi di U, questi Pb di trasformi dimezzamento determinando anni, in 680 che in milioni piombo ililpresente dell'uranio-238, tempo rapporto ildecadimento 50% di venti tra per quantità cento milligrammi l'età della dell'uranio di dell'uranio-238, roccia in 1,45 inizialmente può miliardi essere cioè di agevolmente presente. anni, ilterra tempo 50 milligrammi necessario calcolata in perché 4,5 ilpiù tempo miliardi si U di inizialmente e la prodotto. Possiamo sabbia presente quando a scendere nell'uno paragonare sabbia ha nel nell'altro cominciato tutto comparto ciò dei a due atempi inferiore una scendere. comparti clessidra: della ci se permette noi sappiamo ilÈ calcolare tra ilConoscendo quantità tempo tempo trascorso di sabbia da Un altro importante da prendere in considerazione èquanto quello del carbonio-14 (un Questo (particelle ivi isotopo protone: origina presenti, appunto elemento dell’azoto a conseguenza, liè elevata spezzano. ilindi carbonio-14 viene (numero energia continuamente Idimezzamento neutroni ilfin atomico numero provenienti radioattivo. che 7, atomico numero così prodotto dallo diminuisce spazio liberano di nell’alta massa esterno), vengono di 14), atmosfera 1rapporto unità dove idi quali, assorbiti (passa causano ad colpendo opera cioè dai l’emissione nuclei dei da iimpiega nuclei raggi 7 adel 6) cosmici dei comune di ela si gas C). 14 14 (A) e Decadimento (B) del carbonio-14 IlFormazione forma animali) carbonio. carbonio-14, ritrasformandosi carbonio-14 diun assieme questo Ile risultato che sidel suo lega inperò, al azoto-14. carbonio-12, è composto, immediatamente che essendo gli viene instabile, l’altro esseri con isotopo, viventi tende l’ossigeno contengono molto adalle decadere, formando più piante abbondante una con anidride piccola attraverso emissione eeconto percentuale non carbonica, queste, di radioattivo, unatempo particella e, dagli diaMa, sotto ß, Finché e appena diminuire, dimezzamento rapporto quindi l’organismo rimane tra mentre organismo carbonio-14 costante resta carbonio-14, muore, vive, costante eintutti carbonio-12. ilquell’organismo la radiocarbonio quantità si quella può risalire di di Inoltre carbonio-14, carbonio-12. che il rapporto all’età sappiamo decade del non tra Quindi, viene campione che carbonio-14 più rimpiazzato il(e, rimpiazzato, tenendo indecade esame carbonio-12. daemettendo comincia misurando altro del radiocarbonio, ildel dinon radiazioni trasformandosi in azoto ( incorporate C N). Il suo tempo caratteristiche fossilizzato in tempi il carbonio-14 di dimezzamento relativamente vieneè recenti usato moltoper piùdare breve undietà quello alle ossa dell'uranio: o altro5730 materiale anni. che Per si queste è Grafico dei tempi di decadimento del carbonio-14. Anche procedimento quantità ulteriormente dà intermedi, dell’uranio-238, prima direttamente dise arrivare presenti ilciascuno principio complicata pratico si l’isotopo all’isotopo dei passa con su due è in cui un attraverso dal stabile, isotopi realtà si proprio stabile fatto basa molto (radioattivo ma che piombo-206. la tempo ben avviene datazione in complesso, tredici alcuni di e dimezzamento; attraverso stabile) gradini casi radiometrica perché il decadimento intermedi è tutta molto la ad determinazione è una delicata. relativamente esempio, costituiti serie dell’isotopo di Lada isotopi nel situazione differenti analitica semplice, caso radioattivo radioattivi è isotopi delle il non 92 82 Esempio di serie di decadimento radioattivo, quella dell’isotopo più comune dell’uranio (Unel ). Si giunge a un prodotto finale stabile (Pb 238 )tempo, isotopi. attraverso numerosi gradini intermedi costituiti da 206 Idifferenti Terra. metodi di datazione radiometrica hanno permesso di datare migliaia eventi della storia della Metodi di datazione della storia passata del nostro pianeta L'età sfruttano del pianeta ilprocede naturale èin stata decadimento determinata di alcuni con precisione elementi). in base all'uso dei metodi radiometrici che Fu tempo, caratteristiche inalterate detto spontaneamente mentre, ilstudi, premio instabile ma per le siuna esempio, loro Nobel disintegravano o, diverse: caratteristiche più Pierre un comunemente, l'uranio altro gli Curie isotopi. elemento naturalmente, si nel atrasforma scoprire Ora, radioattivo. (decadono) non che in per tutti dando piombo. esempio gli Gli oluogo isotopi isotopi in elementi un ilciascun ad carbonio altro sono radioattivi come isotopo: stabili, elementi 14 ildi sidi (14C) radio cioè iltrasformano 14C quasi mantengono non non diventa uguali, erano lo èun ee azoto, stabili viene con Ogni tempo elemento trasformazione sono Poiché assegnare stabilire isotopo necessari che la una radioattività non un'età cronologia ha (o può ad un alle di per un tasso essere decadimento) rocce dipende isotopo tappe della di fatta decadimento (in ben storia del solamente gergo variare definite piombo, ètempo, della molto geologico, dall'esterno Terra e che dal ai variabile dipende 4,5 èalcuni una miliardi datare) solo per (ossia sua essa di propria ed dal rappresenta anni laaltri ètempo sua estesamente dell'isotopo caratteristica elemento: trasformazione che un passa). metodo dai utilizzata 238U costante pochi Ilchimiche: in tempo dell'uranio. diretto minuti per altro nel diinduce per che Chimica del tempo Le variazioni benessere brusche ormonali fisico. variazioni anche del tempo sensibili, innescano ognuna nell'organismo con una precisa una conseguenza serie reazioni sull'umore sul Gli da ansia, tempo" irrequietezza. come fa aumentare quelli del iBiometeolab livelli di ACTH, dell'Università un ormone rilasciato di Milano, dalla hanno ghiandola dimostrato ipofisi che che loma "stress Diminuisce umore, con invece, momenti nel di corpo malinconia lao ediventano depressione. di24/72 serotonina importante fattore equilibrio e buon Scendono che regala serenità picco anche e allegria. ilalza livello delle endorfine, leore sostanze del piacere, ladi"droga" maturale Per pesantezza questo la alla soglia testa, del le dolore emicranie siproduzione abbassa: si avvertono acute. più facilità dolori ai muscoli Quando cardiovascolare la a"allarme" temperatura e la circolazione si scende sanguigna. troppo poi messo sotto sforzo l'apparato Lo stato di nell'organismo comincia, fraviene l'altro, con un certo anticipo. Il nervosismo, temperatura diventi i dolori, evidente. cefalee cominciano prima che il cambiamento della 2/2
