WEBVTT

00:00:00.500 --> 00:00:02.440
Знаем, че всеки химичен елемент
се определя

00:00:02.440 --> 00:00:04.350
от броя на протоните в ядрото си.

00:00:04.350 --> 00:00:05.401
Да вземем за пример калия.

00:00:05.401 --> 00:00:07.150
Поглеждаме Менделеевата таблица.

00:00:07.150 --> 00:00:09.700
Тук можеш да я видиш частично.

00:00:09.700 --> 00:00:12.920
Забележи, че 
калият има 19 протона.

00:00:12.920 --> 00:00:14.360
Можем да го запишем 
и по следния начин.

00:00:14.360 --> 00:00:15.818
Информацията се повтаря.

00:00:15.818 --> 00:00:18.280
Знаем, че калият 
е атом с 19 протона.

00:00:18.280 --> 00:00:20.720
Знаем и, че ако даден атом 
има 19 протона,

00:00:20.720 --> 00:00:23.260
то той е калий.

00:00:23.260 --> 00:00:28.920
Известно ни е, че не всички 
атоми на даден елемент

00:00:28.920 --> 00:00:31.260
имат същия брой неутрони.

00:00:31.260 --> 00:00:33.340
Когато говорим 
за един и същи елемент

00:00:33.340 --> 00:00:35.070
с различен брой неутрони,

00:00:35.070 --> 00:00:37.640
наричаме тези негови 
варианти изотопи.

00:00:37.640 --> 00:00:40.930
Калият например може 
да съществува

00:00:40.930 --> 00:00:43.980
под формата на атом 
с 20 неутрона.

00:00:43.980 --> 00:00:47.960
Нарича се калий-39.

00:00:48.180 --> 00:00:50.760
39 е масовото число на този атом
и представлява

00:00:50.760 --> 00:00:56.710
сборът на 19 протона 
и 20 неутрона.

00:00:56.710 --> 00:00:59.780
Това е най-разпространеният 
изотоп на калия,

00:00:59.780 --> 00:01:03.360
като приблизително 
93,3% от калия,

00:01:03.360 --> 00:01:08.760
съществуващ на Земята,
е калий-39.

00:01:08.760 --> 00:01:12.040
Сега ще разгледаме някои 
от другите изотопи на калия.

00:01:12.040 --> 00:01:14.240
Както вече споменах,

00:01:14.240 --> 00:01:16.490
няма смисъл 
да се пише и K, и 19.

00:01:16.490 --> 00:01:18.530
Друг изотоп на калия 
е калий-41,

00:01:18.530 --> 00:01:20.460
който съдържа 22 неутрона.

00:01:20.460 --> 00:01:22.580
22 плюс 19 е равно на 41.

00:01:22.580 --> 00:01:28.180
Този изотоп представлява около 
6,7% от калия на планетата.

00:01:28.180 --> 00:01:30.550
Третият изотоп на калия 
е изключително рядък

00:01:30.550 --> 00:01:33.890
и се нарича калий-40.

00:01:33.890 --> 00:01:38.030
Очевидно съдържа 21 неутрона.

00:01:38.030 --> 00:01:40.380
Изключително рядък изотоп.

00:01:40.380 --> 00:01:46.010
Представлява само 0,0117% 
от калия на Земята.

00:01:46.010 --> 00:01:48.590
Тъкмо този изотоп 
на калия обаче

00:01:48.590 --> 00:01:51.350
е интересен от гледна точка

00:01:51.350 --> 00:01:56.490
на датирането на праисторически 
скали, особено магмени скали.

00:01:56.490 --> 00:01:59.680
Както ще видим след малко, 
датирането на древни магмени скали

00:01:59.680 --> 00:02:01.530
позволява да бъдат датирани 
други типове скали

00:02:01.530 --> 00:02:03.810
или вкаменелости, които 
може да са разположени

00:02:03.810 --> 00:02:06.900
между магмените скали.

00:02:06.900 --> 00:02:10.570
Периодът на полуразпад 
на калий-40

00:02:10.570 --> 00:02:15.192
трае 1,25 милиарда години.

00:02:15.192 --> 00:02:17.400
В сравнение с други методи 
за датиране

00:02:17.400 --> 00:02:19.950
като например въглерод-14, 
датирането по калий-40

00:02:19.950 --> 00:02:21.520
може да се приложи на находки, датиращи 
отпреди стотици хиляди, стотици милиони години.

00:02:21.520 --> 00:02:27.160
На всеки 1,25 милиарда години,

00:02:27.160 --> 00:02:32.660
което е периодът на полуразпад,

00:02:32.660 --> 00:02:36.460
50% от наличния калий 
ще се е разпаднал.

00:02:36.460 --> 00:02:45.740
11% от калия ще се е разпаднал 
на аргон-40.

00:02:45.880 --> 00:02:47.530
Аргонът е ето тук.

00:02:47.530 --> 00:02:49.690
Има 18 протона.

00:02:49.690 --> 00:02:51.960
Ако калий-40 се разпада 
на аргон-40,

00:02:51.960 --> 00:02:54.050
това означава, че е изгубил 
един протон,

00:02:54.050 --> 00:02:56.060
но притежава същото 
масово число.

00:02:56.060 --> 00:02:59.640
Един от протоните трябва някак 
да се е превърнал в неутрон

00:02:59.640 --> 00:03:02.240
и хваща един от вътрешните 
електрони,

00:03:02.240 --> 00:03:03.827
след което освобождава 
разни частици...е,

00:03:03.827 --> 00:03:05.660
няма да се задълбочавам
в квантовата физика зад този процес,

00:03:05.660 --> 00:03:07.380
но резултатът е, че 11% от калия 
се превръща в аргон-40,

00:03:07.380 --> 00:03:12.686
докато 89% от него 
се превръща в калций-40.

00:03:12.686 --> 00:03:15.060
Ето тук се намира 
в периодичната система.

00:03:15.060 --> 00:03:16.480
Калцият има 20 протона.

00:03:16.480 --> 00:03:18.760
В първата ситуация 
един от неутроните

00:03:18.760 --> 00:03:20.287
се превръща в протон.

00:03:20.287 --> 00:03:22.120
Във втората ситуация 
един от протоните

00:03:22.120 --> 00:03:23.710
се превръща в неутрон.

00:03:23.710 --> 00:03:29.520
Нас ни интересува 
ето тази част.

00:03:29.520 --> 00:03:32.170
От плейлиста с уроци по химия 
сигурно си спомняш,

00:03:32.170 --> 00:03:36.150
че аргонът е благороден газ, 
тоест е инертен.

00:03:36.150 --> 00:03:39.230
Когато бъде поставен 
във вещество

00:03:39.230 --> 00:03:42.310
в течно състояние,
той просто ще "изкипи".

00:03:42.310 --> 00:03:46.160
Не се свързва с нищо, така че 
просто ще излети

00:03:46.160 --> 00:03:48.950
в атмосферата.

00:03:48.950 --> 00:03:50.990
Можеш да си представиш 
какво би се случило

00:03:50.990 --> 00:03:54.950
по време на изригване на вулкан.

00:03:54.950 --> 00:03:57.410
Ето тук ще нарисувам 
един вулкан.

00:03:57.410 --> 00:04:00.670
Да кажем, че това е 
нашият вулкан.

00:04:00.670 --> 00:04:04.160
Той изригва в някакъв 
момент от миналото.

00:04:04.160 --> 00:04:12.460
При изригването му потича 
огромно количество лава.

00:04:12.720 --> 00:04:16.060
Тя ще съдържа калий-40,

00:04:16.060 --> 00:04:22.300
но също и аргон-40.

00:04:22.560 --> 00:04:24.400
Интересното при аргон-40 е, че

00:04:24.410 --> 00:04:27.600
докато лавата е течна...

00:04:27.600 --> 00:04:30.400
представи си я ето тук...

00:04:30.400 --> 00:04:33.890
всичко това ето тук...

00:04:33.890 --> 00:04:36.900
и тя съдържа...

00:04:37.080 --> 00:04:41.600
Ще направя калий-40
в различен цвят.

00:04:41.600 --> 00:04:44.010
Калий-40 ще бъде в пурпурно.

00:04:44.010 --> 00:04:48.090
И така, в лавата 
ще се съдържа калий-40.

00:04:48.090 --> 00:04:49.090
Може би се престаравам
с количеството.

00:04:49.090 --> 00:04:50.940
Това е много рядък изотоп.

00:04:50.940 --> 00:04:53.040
Но при всички положения 
ще съдържа калий-40.

00:04:53.040 --> 00:05:01.280
Може вече да съдържа 
аргон-40,

00:05:01.280 --> 00:05:03.187
но както казахме, 
аргонът е благороден газ

00:05:03.187 --> 00:05:04.520
и няма да се свърже
с нито един елемент.

00:05:04.520 --> 00:05:06.980
Докато лавата 
е в течно състояние,

00:05:06.980 --> 00:05:10.090
аргонът ще може да излети

00:05:10.090 --> 00:05:11.420
на мехурчета.

00:05:11.420 --> 00:05:14.687
Тъй като няма образувани връзки, 
просто ще се изпари.

00:05:14.687 --> 00:05:15.770
"Изпари" не е точен термин.

00:05:15.770 --> 00:05:17.720
Ще се образуват мехурчета
и ще се освободи в атмосферата,

00:05:17.720 --> 00:05:19.460
тъй като нищо не го задържа 
в лавата.

00:05:19.460 --> 00:05:24.990
Ще се възползва от течното ѝ 
състояние и ще излезе навън.

00:05:24.990 --> 00:05:26.820
Любопитен факт.

00:05:26.820 --> 00:05:28.778
При вулканичните изригвания

00:05:28.778 --> 00:05:32.900
аргонът напуска лавата, докато

00:05:32.900 --> 00:05:38.490
тя се втвърдява и се превръща 
в магмена скала.

00:05:38.490 --> 00:05:42.230
Магмената скала е 
в различен цвят.

00:05:42.230 --> 00:05:45.910
Когато лавата се втвърди,

00:05:45.910 --> 00:05:49.360
целият аргон-40 ще е изчезнал.

00:05:49.360 --> 00:05:50.960
Това е интересно, защото

00:05:50.960 --> 00:05:53.680
скалата е преминала 
в течно състояние

00:05:53.680 --> 00:05:55.800
и по този начин

00:05:55.800 --> 00:05:58.600
количеството на аргон-40 
става равно на нула,

00:05:58.600 --> 00:06:04.180
като в крайна сметка 
остава калий-40.

00:06:04.280 --> 00:06:06.280
Затова обръщаме 
по-голямо внимание на аргон-40.

00:06:06.280 --> 00:06:09.317
Не е задължително калций-40 
да е изтекъл с лавата,

00:06:09.317 --> 00:06:11.400
а може и скалата преди това 
да е съдържала калций-40.

00:06:11.400 --> 00:06:12.775
Калций-40 може и да остане,

00:06:12.775 --> 00:06:15.010
но аргон-40 задължително 
ще се освободи.

00:06:15.010 --> 00:06:16.560
И така в резултат 
на вулканичното изригване

00:06:16.560 --> 00:06:21.680
количеството на аргон-40 
става равно на нула.

00:06:21.860 --> 00:06:23.240
Когато лавата се втвърди,

00:06:23.240 --> 00:06:27.580
не би следвало да има 
абсолютно никакъв аргон-40

00:06:27.580 --> 00:06:28.980
вътре в нея.

00:06:28.980 --> 00:06:32.850
Да отскочим няколко милиона години 
след вулканичното изригване.

00:06:32.850 --> 00:06:35.840
Ако анализираме съдържанието 
на къс скала...

00:06:35.840 --> 00:06:40.580
ще копирам и ще го поставя...

00:06:44.980 --> 00:06:51.540
и установим, че съдържа аргон-40,

00:06:51.542 --> 00:06:54.350
знаем, че това е магмена скала,

00:06:54.350 --> 00:06:57.450
образувана в следствие 
на изригване на вулкан.

00:06:57.450 --> 00:07:08.040
Освен това знаем, че наличният аргон-40 
е образуван в резултат на разпада на калий-40.

00:07:08.220 --> 00:07:12.180
Калий-40 се е разпаднал 
на аргон-40 след изригването,

00:07:12.190 --> 00:07:14.709
защото няма как аргонът 
да се е появил в скалата по друг начин.

00:07:14.709 --> 00:07:17.250
Единственият начин, по който аргон-40 
остава "заклещен" в скалата,

00:07:17.250 --> 00:07:19.760
тъй като аргонът се е отделил, 
когато лавата е течна,

00:07:19.760 --> 00:07:22.670
но после се е образувал вътре в нея, 
когато лавата е вече втвърдена.

00:07:22.670 --> 00:07:25.560
Тоест единственото обяснение за 
наличието на аргон-40 в магмена скала

00:07:25.560 --> 00:07:28.920
е разпадът на калий-40.

00:07:28.920 --> 00:07:30.720
Можеш да изчислиш съотношението –

00:07:30.720 --> 00:07:36.170
Тъй като само едва 11% калий-40 
се разпада на аргон-40,

00:07:36.170 --> 00:07:40.580
за всеки атом аргон-40

00:07:40.580 --> 00:07:43.650
би трябвало

00:07:43.650 --> 00:07:49.150
да има около 9 атома калций-40, 
които също са се разпаднали.

00:07:49.150 --> 00:07:52.940
За всеки атом аргон-40

00:07:52.940 --> 00:07:56.425
трябва да е имало общо 
10 атома калий-40.

00:07:56.425 --> 00:07:57.800
Въз основа на

00:07:57.800 --> 00:08:00.840
съотношението между настоящия 
брой атоми на калий-40

00:08:00.840 --> 00:08:03.330
и първоначалния брой атоми

00:08:03.330 --> 00:08:05.902
можем да определим възрастта
на магмената скала.

00:08:05.902 --> 00:08:07.360
В следващото видео

00:08:07.360 --> 00:08:09.140
ще разгледаме
математическата формула,

00:08:09.140 --> 00:08:11.111
необходима за този процес.

00:08:11.111 --> 00:08:12.610
Датирането по калий-аргон-40

00:08:12.610 --> 00:08:15.110
е важно, защото позволява 
да сравним съотношенията.

00:08:15.110 --> 00:08:18.179
Не всеки ден изригват
вулкани в наши дни,

00:08:18.179 --> 00:08:20.720
но в рамките на милиони години

00:08:20.720 --> 00:08:22.220
вулканите всъщност изригват

00:08:22.220 --> 00:08:25.520
сравнително често.

00:08:25.520 --> 00:08:27.040
Ако започнем да копаем,

00:08:27.040 --> 00:08:29.450
да кажем, ето тук,

00:08:29.450 --> 00:08:33.600
и копаем достатъчно надълбоко, 
за да стигнем до пласт

00:08:33.600 --> 00:08:37.115
магмена скала,

00:08:37.115 --> 00:08:38.240
след което продължим 
да копаем,

00:08:38.240 --> 00:08:42.440
докато не стигнем до втори пласт 
магмена скала.

00:08:42.440 --> 00:08:47.480
Ето тук има друг пласт
вулканична скала.

00:08:47.820 --> 00:08:51.680
Всяка от тях ще съдържа
определено количество калий-40.

00:08:51.900 --> 00:08:55.420
Ето тук имаме определено 
количество калий-40,

00:08:55.420 --> 00:08:59.060
Тази скала съдържа 
повече аргон-40,

00:08:59.060 --> 00:09:00.411
а тази – малко по-малко.

00:09:00.411 --> 00:09:02.910
Благодарение на формулата, която 
ще разгледаме в следващото видео,

00:09:02.910 --> 00:09:04.790
на периода на разпад и на 
съотношението на наличния аргон-40

00:09:04.790 --> 00:09:07.820
или на наличния калий-40 спрямо 
първоначалното количество аргон или калий

00:09:07.820 --> 00:09:12.190
успяваме да изчислим,

00:09:12.190 --> 00:09:16.200
че лавата трябва 
да се е втвърдила

00:09:16.200 --> 00:09:20.600
преди 100 милиона години,

00:09:20.600 --> 00:09:23.090
100 милиона години
преди скалата да бъде открита.

00:09:23.090 --> 00:09:25.909
Вторият пласт магмена скала пък

00:09:25.909 --> 00:09:27.700
се е образувал

00:09:27.700 --> 00:09:30.220
преди около 150 милиона години.

00:09:30.220 --> 00:09:32.870
Можем да бъдем сравнително
сигурни, че почвата между тях

00:09:32.870 --> 00:09:34.810
не е била разкопавана

00:09:34.810 --> 00:09:36.810
или размествана преди това,

00:09:36.810 --> 00:09:39.570
когато анализираме 
отделни проби от нея.

00:09:39.570 --> 00:09:45.040
Да кажем, че сме открили вкаменелости 
в почвата между двата пласта магмени скали.

00:09:45.040 --> 00:09:49.070
Датирането по въглерод-14
не би ни свършило работа,

00:09:49.070 --> 00:09:51.410
тъй като позволява датирането на вкаменелости 
на не повече от 50 000 години,

00:09:51.410 --> 00:09:55.170
Но тъй като вкаменелостите, които сме открили, 
са разположени между два пласта магмени скали,

00:09:55.170 --> 00:09:56.670
ако предположим, че почвата 
не е била размествана,

00:09:56.670 --> 00:09:59.910
можем да определим, 
че въпросните вкаменелости

00:09:59.910 --> 00:10:03.710
датират от преди 
100-150 милиона години.

00:10:04.680 --> 00:10:06.120
Първо изригва този вулкан
и се образува магмената скала,

00:10:06.120 --> 00:10:08.730
след което някои животни умират

00:10:08.730 --> 00:10:12.049
и техните останки се запазват в почвата 
под формата на вкаменелости.

00:10:12.049 --> 00:10:13.840
След това изригва и вторият вулкан.

00:10:13.840 --> 00:10:17.690
По този начин, въпреки че датираме пряко

00:10:17.690 --> 00:10:19.650
само двата пласта магмени скали,

00:10:19.650 --> 00:10:22.430
можем косвено да определим 
възрастта на вкаменелости,

00:10:22.430 --> 00:10:24.000
намиращи се между тези пластове.

00:10:24.000 --> 00:10:26.140
С други думи датирането по калий-аргон-40 
не само ни позволява да датираме магмени скали,

00:10:26.140 --> 00:10:29.590
но и вкаменелости от преди 
милиони години,

00:10:29.590 --> 00:10:34.530
чиято възраст не бихме могли да определим 
посредством радиовъглеродното датиране.