Prueba de datación por carbono-14 para materia orgánica

Escrito por Quimitube el 8 July

Seguramente habrás oído alguna vez en las noticias, o en documentales, que se han hallado ciertos restos arqueológicos con una antigüedad de 5.000, 10.000, 15.000 años… Y quizá te hayas dicho a ti mismo, como yo he oído en algunas ocasiones, algo así como: “Sí, claro, ¿cómo saben eso? ¿Es que estaban allí para verlo?”. Pues no, no estaban allí, claro, pero la Química ha aprendido a interpretar el lenguaje de la materia, y nos aporta información muy valiosa.

Aunque hay otras técnicas, la más utilizada para determinar la antigüedad de una muestra es la datación por desintegración radiactiva o relación de isótopos. Si, además, la muestra que queremos datar alguna vez estuvo viva (por ejemplo, la momia de un faraón), entonces la prueba que se lleva a cabo es la datación por carbono-14, que es la que detallaremos en esta entrada.

Para que una muestra pueda ser datada mediante la prueba del carbono 14, tuvo que ser materia viva alguna vez en el pasado. Es decir, sólo se puede emplear para materia orgánica.

Existen tres isótopos del carbono en la naturaleza: el C-12, el C-13 y el C-14. El carbono-12 tendrá en el núcleo 6 protones y 6 neutrones, el carbono-13, 6 protones y 7 neutrones, y el carbono-14, 6 protones y 8 neutrones. La abundancia relativa de cada uno de estos isótopos naturales del carbono es 98’9%, 1,1% y trazas. Podríamos decir, por tanto, que de cada 1000 átomos de carbono presentes en la naturaleza, unos 989 serán de C-12, aproximadamente 11 de C-13 y quizá uno o dos podrán ser de C-14. De estos tres isótopos, los 2 primeros, el C-12 y el C-13, son estables. Quiere decir que no existe desintegración de sus núcleos para dar núcleos nuevos, permanecen así eternamente. Sin embargo, el carbono-14 (o radiocarbono) no presenta esta estabilidad. Los núcleos de C-14 se desintegran según la reacción:

 

Como ves, una desintegración radiactiva produce un elemento químico diferente porque produce cambios en el núcleo.

El C-14 tiene un tiempo de vida media de 5730 años, lo cual quiere decir que si inicialmente teníamos 10.000 átomos de C-14, cuando hayan pasado 5730 años tendremos 5.000, es decir, se habrá descompuesto la mitad (esto es la “ley de decaimiento exponencial de los isótopos radiactivos”).

Así pues, podríamos pensar: “Si el C-14 se va descomponiendo sin pausa, ¿por qué aún queda carbono 14 en la naturaleza? ¿Cómo es que no se ha descompuesto ya por completo?” Bueno, lo que ocurre es que la proporción de C-14 en los seres vivos se mantiene constante porque existe un equilibrio. Prácticamente, se descompone tanto C-14 radiactivamente como C-14 se forma por colisión del nitrógeno atmosférico (estratosfera superior) con los rayos cósmicos, según:


Como se puede observar, esta reacción produce, en efecto, carbono-14.

Después, los átomos de C-14 producidos reaccionan con el oxígeno atmosférico y forman dióxido de carbono radiactivo, es decir, dióxido de carbono-14:

Este CO2 pasará al ciclo del carbono. Se podrá hallar en los océanos, disuelto en forma de bicarbonato, en la madera de un árbol en crecimiento, en las hojas o frutos de una planta por la fotosíntesis… Los animales que ingieren las plantas también adquirirán radiocarbono en la misma proporción en que se presenta en su alimento (cuando nosotros comemos una planta parte de su carbono es C-14, por lo que formando nuestro cuerpo hay una parte de C-14, es decir, ¡todos emitimos algo de radiación!). Por esto, los tejidos de los seres vivos están formados por los tres isótopos del carbono. Esencialmente, carbono-12, algo de carbono-13 y pequeñas cantidades de carbono-14. Mientras un organismo esté vivo, la relación C-12/C-14 se mantiene constante, ya que el carbono-14 se elimina mediante los procesos normales de respiración y excreción y es reemplazado por átomos nuevos que tendrán la misma proporción relativa de los isótopos.

Lo importante de esto que acabamos de decir es lo de “mientras un organismo esté vivo”. Porque, cuando morimos, ya no hay intercambio de carbono-14 con el exterior, no hay funciones vitales, y por eso, el C-14 empieza a desintegrarse en base a su vida media de 5730 años (es un valor constante, que no se ve afectado por cambios de presión, ni de temperatura, forma química en la que se encuentre el átomo radiactivo…) pero ya no se recupera.

Esto quiere decir que, después de la muerte del organismo, la relación C-12/C-14 va cambiando. Si nosotros medimos este valor con un contador de radiación y lo comparamos con la proporción tiene un organismo vivo actual de las mismas características, podremos determinar cuánto tiempo lleva muerto. Esto es útil, por ejemplo, para la datación de pergaminos (son piel animal) o de momias (son faraones embalsamados). Ahora bien, puesto que el C-14 tiene un tiempo de vida media de 5730 años, la técnica de datación por carbono-14 tiene un rango de datación amplio pero no infinito. Aproximadamente, la técnica abarca con gran precisión de 500 a 30.000 años.

Se puede imaginar la importancia de esta técnica considerando que le valió el Premio Nobel de Química de 1960 al química estadounidense Willard Libby.

Otra técnica que permite medir la relación C-12/C-14 en la actualidad, que es sumamente útil, rápida y precisa, es la espectrometría de masas, que separa las moléculas o fragmentos de las mimas en función de su relación masa/carga.

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8 Comentarios

  1. hola amigos de uimitube, tengo una duda respecto de esta prueba, se puede aplicar al papel moderno, toda vez que este es elaborado principalmente por celulosa proveniente de los arboles, esperando que me puedan contestar de antemano gracias.

    oswaldo, 4 Años Antes Reply

    • Hola Oswaldo, bienvenido. Particularmente nunca he aplicado la técnica a nivel práctico; a ver si hay suerte y alguien que la haya aplicado nos puede responder con toda seguridad a tu pregunta.

      Yo diría que teóricamente se podría aplicar, ya que los árboles, en efecto, fueron materia viva. No obstante, en la práctica, el problema es que el tiempo de vida media del carbono 14 es de 5730 años, esto es, en 5730 años se habrá descompuesto la mitad del carbono 14 inicial. Como es un periodo largo, creo que la cantidad de carbono 14 que se puede descomponer en 30, 40 o 50 años, como sería el caso del papel moderno, no es fácilmente apreciable. Por este motivo la técnica del carbono 14 da resultados precisos esencialmente para objetos a partir de los 500 años de Antigüedad.

      Espero haber respondido a tu pregunta.

      Un saludo

      QuimiTube, 4 Años Antes Reply

  2. ¿Saben ustedes el nombre y dirección de algún laboratorio que realice la prueba del C14? Es que tengo un objeto antiguo del siglo XIII y necesito un certificado de autenticidad.

    victor sirvent, 4 Años Antes Reply

    • Hola Víctor, lo lamento, no conozco ningún laboratorio donde realicen la prueba de datación, aunque imagino que algún laboratorio de restauración y relacionado con el arte realizará las pruebas o podrá proporcionarle los datos de algún laboratorio de estas características. O tal vez también en algún centro del CSIC… Pero no sé si harían una prueba a nivel particular. Un saludo.

      QuimiTube, 4 Años Antes Reply

  3. me gustaria saber si se puede hacer una prueba del carbono 14 a una figura o pedazo de figura de barro que encontre enterrada y en la parte fracturada, se nota como en el interior del barro aparenta estar carbonizada ,y por fuera esta como el barro.y me gustaria saber, en donde y cuanto saldria.gracias y reciva un saludo.

    roberto villela, 2 Años Antes Reply

    • Hola Roberto, sin duda se podría realizar la prueba pero no tengo idea de precios ni otras consideraciones comerciales… Tendrás que buscar laboratorios de análisis en tu ciudad y preguntarles si realizan la datación con C14. Un saludo.

      QuimiTube, 2 Años Antes Reply

  4. Holaa, muy interesante info. Gracias por compartirla!
    Pero tengo unas dudas y quisiera que me ayudaran, si pueden…
    El C14 es la prueba idónea para datar materia orgánica y su tiempo de vida media es de 5730 años y con sus desviaciones se puede alcanzar hasta 30,000 años. Esta es una prueba Bastante exacta y confiable y a pesar de la radiación terrestre no se afecta considerablemente.
    Ahora mi duda, respecto a evidencia que no me consta y creo que a la mayoría de la población mundial tampoco les consta pero tenemos que creerlo a la fuerza … Es sobre todo este rollo de supuestos fósiles tanto de hombres monos y dinosaurios que van mas allá de los 400,000,000 de años y de monos hombres de 300,000 años…
    Mi pregunta:
    Si fueron materia orgánica una vez, no debería tardar el C14 mucho más su vida media??
    La forma de datar esa ‘evidencia’ de fósiles que nos presumen y que a nadie nos consta al 100% es mediante métodos radiactivos y como la tierra es bombardeada tanto desde el cosmos como por el hombre y sus pruebas radiológicas y nucleares… Entonces… No podría todo esto alterar las mediciones de radiación en las pruebas a estos supuestos “fósiles” encontrados a menos de 2 mts bajo tierra??

    Mil gracias!

    Carolina Peraza, 1 Año Antes Reply

    • ¡Hola Carolina! No soy una experta en el tema, pero estos fósiles que son de una antigüedad mayor obviamente no se pueden datar con carbono 14, sino que se hacen por otros isótopos radiactivos que también son fiables, cada isótopo tiene un intervalo distinto dada su vida media. En cuanto a la interferencia de otras radiaciones, en todo método científico se toman medidas para evitar interferencias. Por ejemplo, puedes medir la radiación de fondo sin tu muestra y luego restarle dicha radiación de fondo a la muestra problema, de modo que la radiación medida se deba exclusivamente a la emisión de tu muestra y no a otras interferencias externas. Como te digo no soy una experta, pero son muchos los métodos analíticos en los que se trabaja de este modo, evidentemente los científicos tienen en cuenta estas cosas y trabajan para corregirlas en el laboratorio. Un saludo grande.

      QuimiTube, 1 Año Antes Reply


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