Koolstofdatering

• Natuur, Leven en Technologie
• Science
• +1
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 2-4

Introductie

Koolstofdatering is een belangrijke onderzoeksmethode binnen fossielenonderzoek. Hiermee kan namelijk bepaald worden hoe oud iets is. Hoe werkt het dan? Leer hier met de klas meer over koolstofdatering.

Instructies

Vakgebied: Nask; Biologie; Algemene Natuurwetenschappen; Science

Onderwerp: koolstofdatering bij fossielen

Doelgroep: HAVO en VWO

Leerdoelen:

• Leerlingen leren wat koolstofdatering inhoud.
• Leerlingen leren hoe koolstofdatering werkt.

21ste eeuwse vaardigheden:

• creatief denken;
• informatievaardigheden;
• kritisch denken.

Duur van het programma: 20 minuten. 

Let op: Deze les is ontwikkeld om klassikaal gegeven te worden. De leerlingen werken (online of offline) onder begeleiding van een docent aan deze les. 

Instructies

Introductie koolstofdatering.pdf

Koolstofdatering

Vertel: Vandaag gaan we in op het begrip koolstofdatering, de werking ervan en wat je ermee kunt. Hopelijk begrijpt iedereen aan het einde koolstofdatering en vragen kunnen tussendoor gesteld worden.

Dit leer je nu

Dit weet je al

Doen

Terugkijken

Klik op de hotspot

Afbeelding vergroten

Navigeren door de les

Kijken

Luisteren

Deze symbolen geven per slide aan wat je aan het doen bent.

Als je een bot vindt, 

hoe weet je dan hoe oud het is?

Kan je de ouderdom aan botten zien, voelen of horen? 

Zien

Wat is de kleur?

Horen

Hoe klinkt het bij tikken?

Voelen

Hoe zwaar is het?

Zien: De ouderdom van een bot is niet echt af te zien. De kleur kan een indicatie geven. Recente botten zijn vaak lichtgekleurd. Soms zijn ze bruin, maar als het bot opdroogt verdwijnt dat meestal. Heb je een bot gevonden dat donker van kleur is? Dat kan dat duiden op een bot van een dier uit de IJstijd.

Horen: Om erachter te komen of het bot een fossiel is kun je er eens tegenaan tikken met een hard voorwerp. Als je een hoge klank hoort heb je een fossiel bot in handen.

Voelen: Je kan ook aan het bot voelen, hoe langer een bot onder de grond heeft gezeten hoe meer mineralen ze opnemen, daardoor worden botten zwaarder.

Hoe kunnen we preciezer de ouderdom 

onderzoeken?

Koolstofdatering 

Toe te passen op alle levende wezens.

Vertel: Koolstof wordt door alle levende wezens gebruikt om hun cellen te maken. Planten halen het uit de atmosfeer, dieren eten die planten en zo komt het in de voedselketen.

Inzoomen

Botten zijn gemaakt van kalk en lijmstof.

Verder ingezoomd is alles opgebouwd uit nog kleinere bouwstenen; elementen. 

Vertel: Botten zijn gemaakt van kalk en lijmstof.

Kalk is te vergelijken met een bordkrijtje; heel erg hard en stevig, maar ook makkelijk te breken. Lijmstof is te vergelijken met een gum, het breekt niet snel, is flexibel, maar is niet hard.

Als je nog op kleiner niveau gaat kijken zie je dat die onderdelen allemaal op zijn gebouwd uit nog kleinere bouwstenen; elementen. Dat is niet alleen bij bot zo, ons hele lichaam zit vol met elementen zoals koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof en fosfor.

Periodiek systeem

Koolstof (C)staat in de tabel van Mendelejev op plek nummer 6. 

Dat wil zeggen dat koolstof altijd 6 protonen heeft.

Koolstof

De meeste koolstofatomen hebben naast de 6 protonen ook 6 neutronen (6+6=C12).

 

Stikstofatoom geraakt door straling? Koolstof atoom met 6 protonen en 8 neutronen (6+8=C14).

Vertel: De meeste koolstofatomen hebben naast de 6 protonen ook 6 neutronen (6+6 = C12) maar het aantal neutronen kan verschillen. De atmosfeer staat onder constante straling van buitenaf. Die straling kan elementen in de atmosfeer doen veranderen. Als een stikstofatoom wordt geraakt door straling wordt deze omgezet in een koolstof atoom met 6 protonen en 8 neutronen. 6+8 = 14 = C14.

Verschil C12 en C14

C12 is stabiel - C14 is onstabiel.

C14 verandert langzaam weer in stikstof (N14).

Halfwaardetijd: het duurt  5730 jaar om de helft van een hoeveelheid C14 naar N14 om te zetten.

Vertel: C12 en C14 lijken op elkaar maar er is één belangrijk verschil: C14 is onstabiel.

Het zal daarom na verloop van tijd weer veranderen in N14 (stikstof). Dat verval is een heel traag proces. Het duurt 5730 jaar om de helft van een hoeveelheid C14 naar N14 om te zetten. Dit noemen we halfwaardetijd. Maar er verdwijnt steeds minder omdat de helft steeds kleiner wordt. C14 verdwijnt dus steeds langzamer.

Zolang een organisme leeft is er een continue vernieuwing van die koolstof en C14 maar zodra het organisme sterft stopt die uitwisseling met de atmosfeer. Dan begint het vervalproces van C14.

Tijd meten

Verhouding C12 en C14 in het bot meten.

Vertel: C12 echter blijft hetzelfde in het lichaam en als je de verhouding tussen C12 en C14 meet, kun je nagaan hoeveel duizenden jaren er zijn verstreken sinds het organisme is gestorven.

Om die verhouding te meten kun je een massaspectrometer gebruiken. Op die manier kunnen we tijd meten.

Massaspectrometer

Een massaspectrometer laat een stukje bot in heel veel deeltjes uit elkaar vallen en sorteert die deeltjes dan op molecuulmassa (gewicht).

Vertel: Via een massaspectrometer wordt de hoeveelheid C14 gemeten.

Allereerst gaat een klein beetje materiaal door een deeltjesversneller die is gekoppeld aan een massaspectrometer. Deze meter meet het gewicht van elk afzonderlijk atoom.

Bij de resultaten wordt gekeken naar de verhouding tussen C14 en C12, waardoor duidelijk wordt hoeveel koolstof erin zat en hoeveel C14 er al is verdwenen.

Door te weten hoeveel C14 is verdwenen, kan je nagaan hoe lang het is geleden dat dit object (bot, scherf, boom, etc) al onder de grond zit.

Tot hoever kun je terug?

Met koolstofdatering tot ongeveer 60.000 jaar

Vertel: Er is wel een beperking: koolstofdatering werkt voor fossielen tot ongeveer 60.000 jaar oud. Daarna is er niet genoeg C14 meer om te meten.

Voor ouderen fossielen gebruiken wetenschappers elementen die een langere halfwaarde tijd hebben. Bijvoorbeeld uranium-looddatering. Daarmee kun je de ouderdom tot wel 4,5 miljard jaar terug bepalen. Dat is ongeveer zo oud als de aarde is!

Welke wetenschappers maken gebruik van koolstofdatering?

Vertel: Welke wetenschappers maken gebruik van koolstofdatering? Denk aan: geologen, archeologen, kunsthistorici (voorwerpen waarin organisch materiaal verwerkt is, zoals linnen, papier en de verf op oude schilderijen), paleontologen.