√ Cara Memilih Usia Benda Sejarah Dengan Radioisotop Karbon-14 [Lengkap]

Salah satu fungsi ilmu kimia dalam hubungannya dengan ilmu arkeologi yaitu dengan penggunaan rumus waktu paruh radioisotop untuk memilih usia spesimen. Jika sebelumnya kita telah membahas wacana pengertian unsur radioaktif serta rumus waktu paruh, maka kali ini kita akan membahas salah satu aplikasinya, yaitu: cara memilih usia benda sejarah dengan radiokimia. Simak pembahasannya di bawah ini:

Jika kalian belum pernah membaca wacana apa itu radioisotop dan reaksi nuklir, silahkan baca terlebih dahulu tiga artikel di bawah ini:

1. Pengertian Reaksi Inti


2. Pengertian Unsur Radioaktif 


3. Rumus Waktu Paruh dan Contoh Soal

Cara Menentukan Usia Benda Sejarah dengan Radioisotop Karbon-14

Karbon-14

Benda-benda bersejarah dan artefak kuno sebetulnya merupakan peninggalan generasi insan di masa lalu. Benda kuno dan artefak sejarah ini biasanya berasal dari kayu(yang mengeras), tulang hewan, kertas ataupun berasal dari senyawa organik lainnya. Karena berasal dari materi organik, maka niscaya mempunyai kandungan rantai karbon di dalam struktur kimianya.

Unsur Karbon mempunyai setidaknya empat isotop, yaitu: $\ce {^{11}C}$, $\ce {^{12}C}$, $\ce {^{13}C}$, $\ce {^{14}C}$. Dari keempat isotop ini, dua isotop bersifat stabil, yaitu $\ce {^{12}C}$, $\ce {^{13}C}$. Sedangkan dua isotop lainnya, yakni $\ce {^{11}C}$, $\ce {^{14}C}$ bersifat radioaktif dan tidak stabil.

Radioisotop karbon tersebut mempunyai waktu paruh yang sangat jauh berbeda. $\ce {^{11}C}$ mempunyai waktu paruh 20 menit sedangkan $\ce {^{14}C}$ mempunyai waktu paruh 5730 tahun. Dari keduanya, maka yang mempunyai waktu paruh peluruhan lebih usang akan lebih cocok untuk dipakai dalam penentuan usia benda sejarah yang kemungkinan berasal dari dari ribuan tahun silam.

Isotop $\ce {^{14}C}$ terbentuk di atmosfer akhir dari radiasi kosmik yang mengenai unsur Nitrogen yang ada di udara dengan persamaan reaksi:

$\ce{^{14}_7N + ^1_0n⟶ ^{14}_6C + ^1_1H}$

Sedangkan proses peluruhannya dijelaskan dengan persamaan reaksi:

$\ce{^{14}_6C⟶ ^{14}_7N + ^0_{-1}e}$

 

Kandungan $\ce{^{14}_6C}$  dalam Tubuh Makhluk Hidup

$\ce{^{14}_6C}$ yang terbentuk di udara, akan membentuk $\ce{CO2}$. Kemudian akan diserap oleh flora dan masuk ke dalam siklus karbon. Oleh lantaran itu makhluk hidup mempunyai kadar isotop $\ce{^{14}_6C}$ di dalam tubuhnya.

Walaupun$\ce{^{14}_6C}$ dalam badan flora tersebut mengalami peluruhan, tetapi lantaran proses penyerapan$\ce{CO2}$ dari udara juga terus terjadi selama flora (pohon) masih hidup, maka perbandingan kadar $\ce{^{14}_6C} :\ce{^{12}_6C}$ akan sama terus selama masih hidup.

Pun sama hal-nya pada binatang yang memakan flora dan karnivora. Mereka mempunyai kandungan $\ce{^{14}_6C}$ yang berasal dari masakan mereka (dalam siklus karbon) sehingga perbandingan kadar $\ce{^{14}_6C} :\ce{^{12}_6C}$ di dalam badan binatang akan sama terus selama masih hidup.

Karena siklus karbon berlangsung terus di semua makhluk hidup, maka perbandingan $\ce{^{14}_6C} :\ce{^{12}_6C}$ untuk tanaman, binatang dan semua makhluk hidup akan sama. Ini termasuk juga dengan dinosaurus yang pernah hidup 60juta tahun yang lalu.

Ketika makhluk tersebut mati, maka berhentilah proses penyerapan $\ce{^{14}_6C}$ sedangkan proses peluruhannya terus berjalan seiring waktu. Maka jumlah isotop $\ce{^{14}_6C}$ dalam badan spesimen yang mati akan terus berkurang seiring waktu. Maka dengan membandingkan kandungan$\ce{^{14}_6C}$ dalam spesimen (kuno) dengan makhluk hidup yang ada dikala ini, sanggup diketahui usia spesimen kuno tersebut.

Rumus perhitungan yang kita gunakan sama persis dengan 4 rumus waktu paruh yang sudah kubahas dipostingan sebelumnya, hanya saja kali ini kita rubah sedikit untuk data jumlah isotop ($N$) diganti dengan kecepatan peluruhan C-14 ($R$) menyerupai di bawah ini:

$$t=−\dfrac{1}{λ}\ln\left(\dfrac{N_t}{N_0}\right)⟶t=−\dfrac{1}{λ}\ln\left(\dfrac{\ce{R}_t}{\ce{R}_0}\right)$$

Setelah itu proses perhitungan yang dipakai masih serupa.

 

Cara Menghitung Usia Benda Sejarah (Organik)

Di dalam penelitian sejarah, salah satu yang menjadi fokus penting yaitu untuk mengetahui usia dari barang-barang peninggalan insan sehingga dongeng sejarahnya menjadi tepat. Barang menyerupai baju, peralatan masak, kertas dan aneka macam peralatan yang berasal dari materi organik (kayu) sanggup diketahui usianya dengan teknik perhitungan waktu paruh radioaktif $\ce{^{14}_6C}$.

Contoh:

Manuskrip Kuno Laut Mati

Ditemukan sebuah manuskrip kuno di bahari mati. Maka ilmuwan sanggup menganalisis kandungan $\ce{^{14}_6C}$ di dalam sampel manuskrip kuno tersebut untuk mendapat data kecepatan peluruhan isotop $\ce{^{14}_6C}$ permenit. Diperoleh data kecepatan peluruhan manuskrip yaitu ${R}_t = 10,8/menit/gram \ce{C}$.

Dengan mengetahui data kecepatan peluruhan isotop $\ce{^{14}_6C}$ pada makhluk hidup, yaitu ${R}_0 = 13,6/menit/gram \ce{C}$ dan waktu paruh dari $\ce{^{14}_6C}$, yaitu 5730 tahun.

Maka usia dari manuskrip kuno tersebut sanggup dihitung memakai persamaan:

$$λ=\dfrac{\ln 2}{t_{1/2}}=\mathrm{\dfrac{0.693}{5730\: y}=1.21×10^{−4}\:y^{−1}}$$

$$t=−\dfrac{1}{λ}\ln\left(\dfrac{\ce{R}_t}{\ce{R}_0}\right)=\mathrm{−\dfrac{1}{1.21×10^{−4}\:y^{−1}}\ln\left(\dfrac{10.8\:dis/min/g\: C}{13.6\:dis/min/g\: C}\right)=1910\: y}$$

Maka diperolehlah usia dari manuskrip kuno bahari mati tersebut yaitu 1910 tahun.

 

Keterbatasan Teknik Radioisotop Karbon-14

Teknik perhitungan usia benda sejarah dengan $\ce{^{14}_6C}$ ini bergantung pada perbandingan antara $\ce{^{14}_6C}$:$\ce{^{12}_6C}$ di dalam badan makhluk hidup. Seperti yang telah dibahas sebelumnya, lantaran makhluk hidup tersebut memperoleh $\ce{^{14}_6C}$ dari udara/atmosfer, maka kandungan $\ce{^{14}_6C}$ yang konstant dibutuhkan supaya perhitungan usianya sanggup tepat.

Pada masa awal ditemukannya senjata nuklir, negara-negara maju melaksanakan uji nuklir di atmosfer, sehingga radiasi di atmosfer meningkat, dan jumlah $\ce{^{14}_6C}$ juga meningkat. Akibatnya yaitu kandungan $\ce{^{14}_6C}$ di udara tidak konstan lagi menyerupai pada data:

Data Kadar C14 di Atmofer

Garis biru yaitu ambang batas rata-rata kandungan $\ce{^{14}_6C}$ di udara. Dari grafik tersebut maka sanggup kita simpulkan bahwa barang sejarah yang terbuat antara tahun 1955-2000 tidak sanggup ditentukan usianya dengan metode radioisotop Karbon-14 secara tepat. Karena kandungan $\ce{^{14}_6C}$ di udara mengalami peningkatan yang sangat pesat, sehingga contoh perhitungan menjadi kurang tepat.

Karena waktu paruh dari $\ce{^{14}_6C}$ hanyalah 5370 tahun, maka metode ini hanya sanggup dipakai 10 kali dari waktu paruhnya, yaitu 53.700 tahun. Jika usia dari benda sejarah atau artefaknya lebih dari 53.700 tahun, maka metode ini tidak akan sanggup dipakai lagi. Itulah sebabnya metode ini tidak sanggup dipakai untuk menghitung usia fosil dinosaurus yang hidup 60 juta tahun yang lalu. Oleh lantaran itu diharapkan teknik lain untuk menghitungnya.

Yap itulah cara memilih umur benda bersejarah memakai radioisotop karbon-14. Semoga dengan klarifikasi ini kalian sanggup lebih paham mengenai pengaplikasian konsep waktu paruh dalam radiokimia. Berikutnya saya akan bahas wacana Cara Menentukan Usia Fossil dengan Ilmu Radiokimia.

Sumber https://mystupidtheory.com