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
