Tudjuk, hogy az elemeket
a protonszámuk határozza meg.
Vegyük például a káliumot.
Itt látható a periódusos rendszer,
a kép nem mutatja teljes egészében,
csak egy részét.
A kálium atomjában 19 proton van,
amit így jelölhetünk.
Ez kissé túlmagyarázza a dolgot.
Tudjuk, hogy ha ez egy káliumatom, akkor 19 protonja van.
És tudjuk, hogy ha egy atomban 19 proton van,
akkor az egy káliumatom.
Azt is tudjuk, hogy egy adott elemnek
nem minden atomjában ugyanannyi a neutronok száma.
Amikor egy adott elem atomjairól beszélünk,
ám ezekben a neutronok száma eltérő,
akkor ezeket az atomokat az adott elem izotópjainak nevezzük.
A káliumatomnnak például
létezik olyan változata, amelyikben pontosan 20 neutron van.
Ennek a neve kálium-39.
A 39 a tömegszáma,
amely a 19 proton és a 20 neutron számának az összege.
Ez a kálium leggyakoribb izotópja.
Némi kerekítéssel ez teszi ki
a Földön található összes kálium 93,3%-át.
Lássuk a kálium néhány további izotópját.
Itt van például – ismétlem, a K vegyjellel
és a 19-es számmal együtt kissé túlmagyarázzuk a dolgot –,
a kálium-41 is.
Ebben 22 neutron van.
22 meg 19 az 41.
Ez teszi ki a bolygónkon található kálium 6,7%-át.
Ezek mellett létezik egy nagyon ritka káliumizotóp is,
amelyet kálium-40-nek nevezünk.
A kálium-40 neutronszáma ugyebár 21.
Ez az izotóp nagyon-nagyon ritka.
Az összes káliumnak csupán 0,00117%-át képezi.
De egyben ez az a káliumizotóp,
amely érdekes a számunkra, mert felhasználható
az idős, elsősorban vulkanikus kőzetek kormeghatározására.
Látni fogjuk, hogy ezek korának ismeretében
meghatározhatjuk más típusú kőzetek vagy egyéb kövületek korát,
amelyek idős vulkanikus kőzetek közé rétegződtek.
A legérdekesebb dolog a kálium-40-et illetően az,
hogy a felezési ideje 1,25 milliárd év.
Ennek az az előnye, hogy ellentétben például a szén-14-gyel,
igen-igen régi tárgyak korának meghatározására is alkalmas.
1,25 milliárd évenként –
– így jelölöm a felezési időt –
bármely adott mintának a fele elbomlik.
11%-a átalakul aron-40 izotóppá.
Ez itt az argon.
18 protonja van.
Az argon-40 izotóppá való átlakulás során
a káliumatom elveszít egy protont,
de a tömegszáma változatlan marad.
Az egyik proton tehát valahogyan átalakult neutronná.
Befogja az egyik belső elektront,
majd kibocsájt ezt-azt,
aminek a kvantumfizikai részleteiben nem fogok elmélyedni
de végül átalakul argon-40 izotóppá.
89% pedig kalcium-40 izotóppá.
Amint azt a periódusos rendszerben is látjuk,
a kalciumatom 20 protont tartalmaz.
Ebben az esetben tehát
az egyik neutron átalakul protonná.
Ebben az esetben pedig
az egyik proton alakul át neutronná.
A mi számunkra pedig ez a részlet a legérdekesebb.
v
Mivel az argon, amint arról a kémia részben is sz esett,
az argon egy közömbös nemesgáz.
Így ha belekerül valamilyen folyadékba,
egyszerűen csak kipezseg belőle.
Semmivel sem alkot kötést, így egyszerűen csak kipezseg
és elillan a légkörbe.
Az egész helyzet legérdekesebb része az,
amit egy vulkánkitörés során végbemegy.
Iderajzolok egy vulkánt.
Mondjuk tehát, hogy ez itt egy vulkán.
Valamikor a múltban kitör.
Itt hömpölyög a láva,
amely kálium-40 izotópot is tartalmaz.
Valójában már ekkor is van benne
némi argon-40 izotóp.
Az argon-40 azonban azt a trükköt követi el
hogy a még folyékony lávából
képzeljük ide a sok lávát
v
Iderajzolom a kálium-40-et
valami olyan színnel, amit még nem használtam
legyen rózsaszínű
Szóval van benne némi kálium-40.
Talán túl sok is lett kissé.
Ez egy nagyon ritka izotóp.
De azért van ebben is valamennyi kálium-40.
Így lehet benne némi argon-40 is.
Ám az argon-40 egy nemesgáz.
Semmivel nem alakít ki kötést.
És miközben a láva még folyékony,
buborékokban ki tud belőle szabadulni.
Egyszerűen feljut a felszínre,
mivel nem létesít kötéseket.
És egyszerűen elpárolog.
Nem ezzel a szóval kellene mondanom.
Egyszerűen elillan,
mert semmihez sem kötődik.
és elillan a folyadékból.
A legérdekesebb pedig az,
hogy a vulkánkitörések alkalmával
az elillanó argon-40 miatt,
mire a láva vulkáni kőzetté szilárdul
amit más színnel jelzek
Tehát mire vulkáni kőzetté szilárdul
az összes argon-40 eltávozik.
Semmi sem marad belőle.
Vagyis a vulkanikus folyamat során
a megolvadó kőzet argon-40 tartalma teljesen elvész.
v
Így csak kálium-40 marad.
Ezért érdekesebb az argon-40
mert a kalcium-40 nem távozik el,
így ........
Tehát nem feltétlenül távozik.
De az argon-40-ből semennyi sem marad.
c
A vulkanikus folyamat nullára csökkenti az argon-40 mennyiségét.
Ezt követően tehát
semennyi argon-40 nem maradhat
a megszilárduló lávában.
Ha az események filmjét előrepörgetjük,
és megvizsgáljuk a mintát ezt idemásolom
Tehát előretekerve a jövőbe
azt látjuk, hogy ebben a mintában van némi argon-40.
akkor az egy vulkáni kőzet.
Tudhatjuk, hogy valamilyen vulkanikus folyama t erdeménye.
Tudjuk, hogy ez az argon-40 a lebomlott kálium-40-ből keletkezett.
És tudjuk, hogy ez a vulkanikus eseméyn óta bomlott.
hiszen ott volt, mielőtt eltávozott volna.
Az egyetlen lehetőség arra, hogy benne maradjon,
az, hogy amíg folyékony volt, addig
de amint megszilárdult, a gáz csapdába esett a kőzet belsejében.
Azaz tudjuk, hogy ez az argon-40 csak úgy kerülhetett oda,
hogy a kálium-40 bomlásából keletkezett.
Így vizsgálható az aránya.
Tudjuk, hogy minden egyes ilyen argon-40
mivel a bomlástermékeknek csak 11%-a argon-40
minden egyes darabra
x
s
x
Tehát
megvizsgálhatjuk az argon-40 arányát
ma ahhoz képest, ami akkor volt
c
A következő videóban
végigvesszük a matematikát
hogy a kormaghatározást bemutassuk.
Ez amiatt igazán hasznos
hogy az arányok alapján
Vulkánkitörések nem történnek minden nap,
de ha sok-sok millió év távlatában vizsgáljuk
ezen az időskálán
viszonylag gyakoriak.
Ássunk tehát a mélybe.
Mondjuk ez itt a talaj.
Ha elég mélyre ásunk, rábukkanhatunk egy vulkanikus esemény nyomára
találhatunk vulkanikus kőzeteket.
Ha még mélyebbre ásunk
újabb vulkanikus rétegre bukkanhatunk
Ez egy újabb réteg vulkanikus kőzet.
Mindegyik tartalmaz valamennyi kálium-40-et.
x
Ebben lesz valamennyi kálium-40.
Ebben monfjuk valamennyivel több van.
Ebben pedig kicsivel kevesebb.
A megfelelő számítások alapján, amelyeket a következő videóban bemutatok,
meg tudjuk mondani
a felezési idő és a megmaradt argon-40 mennyisége alapján
vagy a megmaradt kálium-40 mennyisége alapján
hogy azelőtt miv olt ott
hogy ez 100 millió éve szilárdult meg,
100 millió évvel a jelenkor előtt.
Ez a réteg pedig
mondjuk 150 millió évve
x
Szerencsére ez a nem került a felszínre
és nem keveredett más .....
Úgy tűnik, érintetlen maradt
ahogy ezekre a talajmintákra tekintünk.
Tegyük fel, ebben találunk kövületeket.
Ebben az esetben, még ha a szén-14 módszer nem is használható,
mivel 50 ezer évnél régebbi mintákkal találkozunk
tudhatjuk, hogy ezek a kövületek e két kor köé esnek.
Ez egészen jó, feltéve
ha ez a nem keveredett
akkor ez a kövület kora 100 millió
és 500 millió év közé esik.
Ez történt.
Ezek a kövületek rakódtak le.
Ezek az állatok elpusztultak, miután valamennyit éltek
Ezután következett a másik vulkáni esemény
Így lehetséges, hogy bár a közvetlen kormeghatározás
csak a vulkáni kőzetre vonatkozik,
a rétegeket vizsgálva viszonylagosan is meghatározható
a rétegekben közt
Mindez tehát nemcsak a vulkáni kőzetekről szól.
Ezzel határozható meg a nagyon-nagyon régi maradványok kora.
és messzebbre tekinthetünk vissza az időben, mint csupán a szén-14 kormehatározás alapján.