L'élément carbone découvert par Antoine Lavoisier en 1772 est principalement produit par nucléosynthèse dans les étoiles géantes rouges par fusion de trois noyaux d'hélium. Il est le quatrième élément le plus abondant dans l'Univers après l'hydrogène, l'hélium et l'oxygène.
En 1940, l'Américain Willard Frank Libby découvre que le carbone 14 peut servir à estimer l'âge de fossiles d'origine animale et végétale. Des reportages de Radio-Canada soulignent l'importance de cette innovation scientifique notamment en archéologie.
Le carbone 14, de sa formation à sa désintégration
Les atomes d'azote (14N) qui composent la haute atmosphère interceptent une partie du rayonnement cosmique : des neutrons percutent les atomes et les transforment en atomes de carbone 14. En s'oxydant dans l'atmosphère, le carbone 14 forme du CO2.
Le carbone est estimé composer 0.032% de la croûte terrestre. Le carbone libre est trouvé dans de grands réservoirs comme la houille, forme amorphe de l'élément avec d'autres composés complexes comme carbone-hydrogène-azote. Le carbone cristallin pur est trouvé sous forme de graphite et de diamant.
Sous forme de suie et de charbon de bois, le carbone est connu depuis la Préhistoire. En 1772, Lavoisier démontra que le diamant est une forme de carbone. Il en sera de même pour le graphite en 1779 par Carl Wilhelm Scheele. C'est à nouveau Lavoisier qui répertoria le carbone comme un élément dans ses œuvres dès 1789.
Le monoxyde de carbone est un gaz très dangereux : il ne se voit pas et ne sent rien. Mais quand on le respire, il prend la place de l'oxygène. On a mal à la tête, envie de vomir, on est très fatigué. On peut aussi s'évanouir ou même mourir.
Plus le ratio est bas, plus la mort remonte à longtemps, puisque le carbone-14 a eu le temps de se désintégrer – il est, rappelons-le, radioactif ! Pour utiliser le carbone-14 en guise d'horloge, il faut donc savoir à quel rythme il se désintègre. C'est ce qu'on appelle sa demi-vie.
Lorsque l'on considère un isotope radioactif, on parle de demi-vie -- ou de période radioactive -- pour désigner le temps au bout duquel la moitié des noyaux de cet isotope se sont désintégrés. Cela correspond en général au temps qu'il faut pour que la quantité de ces atomes radioactifs diminue de moitié.
λ = ln 2 / t1/2 ; avec t1/2 la demi-vie d'une substance radioactive (soit le temps au bout duquel la population de noyaux est divisée par deux).
On réalise une datation au carbone 14. Cet élément radioactif, produit en continu dans l'atmosphère terrestre, reste en proportion constante dans les organismes vivants. Le carbone n'étant plus renouvelé à partir du décès, sa proportion diminue. On mesure une baisse de 40 % de la proportion de carbone 14 de la momie.
Tout est naturellement radioactif : le sol, l'atmosphère, l'eau et les aliments, notre corps lui-même est radioactif. Omniprésente depuis toujours, la radioactivité a seulement été découverte en 1896 par Henri Becquerel à Paris.
Pour être précis, on utilise deux mesures en fonction de l'âge des fossiles. S'ils sont récents, c'est-à-dire moins de 60 000 ans, on utilise la datation par le carbone 14. On mesure la quantité de carbone 14, qui est un carbone radioactif. Et pour les fossiles plus anciens, on mesure le potassium contenu dans les os.
Matières premières. Elles sont fabriquées à partir de précurseurs chimiques (fibres synthétiques, brai de charbon ou de pétrole). La plus grande partie de la production, environ 96 %, est réalisée à partir de polyacrylonitrile (PAN : (CH2-CH-CN)n).
Le carbone est un élément essentiel à toute forme de vie. On retrouve deux types de carbone dans la nature. D'abord, le carbone est à la base des molécules complexes (protéines, lipides, glucides) qui servent à la construction des tissus des organismes vivants. Il s'agit dans ce cas de carbone organique.
Les processus de combustion d'énergies fossiles constituent les principales sources de dioxyde de carbone anthropiques (produites par l'activité humaine). Le CO₂ agit comme un produit final inerte qui s'accumule dans l'atmosphère et qui échange en permanence avec la biosphère et l'océan.
La partie du combustible usé qui ne peut pas être réutilisée, appelée déchets ultimes, est coulée dans du verre en fusion et entreposée pendant 30 à 40 ans à l'usine de La Hague.
Les noyaux instables sont dits radioactifs car ils émettent différents types de rayonnements en se transformant. Un type de noyau radioactif est appelé radionucléide. Pour tendre vers un état stable, les radionucléides se transforment spontanément en d'autres nucléides, radioactifs ou non.
La demi-vie d'élimination (t1/2) est définie comme le temps nécessaire à la diminution de 50% de la concentration plasmatique. C'est un indicateur de la durée de persistance du médicament dans l'organisme; elle pourra être affectée par des modifications de clairance ou de volume de distribution.
Dans le corps d'Ötzi, depuis sa mort, non pas 50% mais seulement 47% des atomes de 14C ont été désintégrés. Le processus de détermination de l'âge, également appelé «datation carbone», a révélé que la momie était âgée de 5250 ans.
Ainsi on peut définir une « horloge carbone » qui se met en marche à la mort. La teneur diminue d'un facteur 2 après chaque 5 730 ans passés. En mesurant le rapport 14C/12C, on peut donc assigner le moment de la mort et en déduire l'âge correspondant, c'est ce qu'on appelle la datation par le 14C.
Il rend service à l'art, l'archéologie, la climatologie, la vulcanologie, la sismologie, l'océanographie, l'oenologie, etc. Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone. Sa période radioactive, qui correspond au temps au bout duquel la moitié des atomes se désintègre en azote 14, soit de 5 730 ans.
À des concentrations élevées, le dioxyde de carbone peut déplacer l'oxygène de l'air, privant ainsi le corps d'oxygène, ce qui peut causer une perte de conscience. Le dioxyde de carbone agit également comme un puissant dépresseur du système nerveux central.
Peut exploser s'il est chauffé. RISQUE LIÉ À UN ESPACE CLOS. Peut s'accumuler à des concentrations dangereuses dans les zones basses, tout particulièrement à l'intérieur des espaces clos.
L'atome d'oxygène, jamais seul !
Quand parle d'oxygène dans l'atmosphère ou la respiration, c'est un abus de langage. On parle en réalité de dioxygène. C'est donc ce gaz que nous respirons car c'est sous cette forme que se trouve l'oxygène dans l'air.