ธาตุคาร์บอน
ธาตุคาร์บอน (C)
คาร์บอนเป็นธาตุที่เป็นองค์ประกอบของสารอินทรีย์ มีแขนสี่แขน หรือ
มี 4 bond (-C-) เป็นธาตุในตารางธาตุที่มีสัญลักษณ์ C และเลขอะตอม 6 เป็นธาตุอโลหะ ที่มีอยู่มากในธรรมชาติ มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน เท่ากับ 4 และมีหลายอัญรูป คือ
1. เพชร (แร่ธาตุที่แข็งที่สุด) โครงสร้างยึดเหนี่ยว 4 อิเล็กตรอนใน sp3-orbital แบบ 3 มิติ 
2. แกรไฟต์ (หนึ่งในสารที่อ่อนที่สุด) โครงสร้างยึดเหนี่ยว 3 อิเล็กตรอนใน sp2-orbital 2 มิติ
และ 1 อิเล็กตรอนใน p-orbital
3. ฟูลเลอไรต์ (หรือ ฟูลเลอรีน) คือโมเลกุลขนาดนาโนเมตร ในรูปแบบที่เรียบง่าย คาร์บอน 60
อะตอมจะเรียงตัวคล้ายกับชั้นแกรไฟต์ ซึ่งงอตัวจนเป็นโครงสร้างสามมิติที่คล้ายกับลูกฟุตบอล
คาร์บอนมี 3 ไอโซโทป (ธาตุชนิดเดียวกัน มีเลขอะตอมเท่ากัน และเลขมวลต่างกัน ) คือ คาร์บอน - 12 คาร์บอน - 13 และ คาร์บอน - 14
ในธรรมชาติจะพบ คาร์บอน - 12 จำนวนมากถึง 98.9 % คาร์บอน - 13 จำนวน 1.1 % และพบ คาร์บอน - 14 จำนวนน้อยมาก โดยในต้นไม้ที่ยังมีชีวิตอยู่ เราจะพบว่า
จำนวนอะตอมของ คาร์บอน -14 : จำนวนอะตอมของ C -12
จะเท่ากับ 1:1 ล้านล้าน
คาร์บอน - 12 และ คาร์บอน - 13 เป็นไอโซโทปที่เสถียร
ส่วนคาร์บอน-14 เป็นไอโซโทปกัมมันตรังสี
วัดอายุเซลล์ด้วยคาร์บอน-14
การวัดอายุของวัตถุโบราณหรือฟอสซิลด้วยคาร์บอน-14 เป็นที่รู้จักกันมานานแล้ว นักวิจัยนำหลักการดังกล่าวมาใช้กับการวัดอายุของเซลล์ด้วยโดยอาศัยการวัดปริมาณ
คาร์บอน-14 ที่อยู่ในโมเลกุลของดีเอ็นเอ
คาร์บอน-14 เป็นธาตุกัมมันตรังสีที่พบในระดับต่ำมากเมื่อเปรียบเทียบกับธาตุคาร์บอนปกติ คาร์บอน-14 ในธรรมชาติจะมีการสลายตัวแบบช้าๆ อย่างต่อเนื่องตลอดเวลา
หลักการหาอายุของซาก ฟอสซิลก็คือ นักวิจัยจะวัดอัตราส่วนระหว่างคาร์บอน-14 กับคาร์บอนปกติ เพราะในขณะที่สิ่งมีชีวิต ยังมีกิจกรรมการดำรงชีวิตตามปกติ ไม่ว่าจะเป็นการกินอาหาร หรือการหายใจจะมีการแลกเปลี่ยนระหว่างธาตุคาร์บอนในร่างกายกับสิ่งแวดล้อมตลอดเวลา ดังนั้นอัตราส่วนระหว่างคาร์บอน-14 กับคาร์บอนปกติที่พบในร่างกายจะเท่ากับที่พบในธรรมชาติทั่วไป แต่เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลง อัตราส่วนดังกล่าวในสิ่งมีชีวิตจะค่อยๆ ลดลง เนื่องมาจากคาร์บอน-14 สลายตัว แต่เนื่องจากการสลายตัวเกิดขึ้นช้ามาก ทั้งนี้พบว่า คาร์บอน-14 จะสลายตัวไปครึ่งหนึ่งจากที่มีอยู่เดิมในทุก 6,000 ปี ดังนั้นการวัดการเปลี่ยนแปลงของอัตราส่วนดังกล่าวในช่วงเวลา สั้นๆ เพียงไม่กี่ปีจึงทำได้ยากมาก
คุณ โจนาส ฟริเซ็น แห่งสถาบันคาโรลินสก้าในเมืองสต็อกโฮล์ม ประเทศสวีเดน อาศัยผลเสียที่เกิดจากการทดสอบนิวเคลียร์มาใช้ประโยชน์ในการวัดอายุของเซลล์
โดยคุณโจนาสบอกว่า ก่อน พ.ศ. 2506 ซึ่งมีการเรียกร้องให้หยุดการทดสอบนิวเคลียร์บนพื้นดินนั้น ปริมาณคาร์บอน-14 ในบรรยากาศเพิ่มขึ้นจากที่มีอยู่เดิมในธรรมชาติถึงสองเท่าตัว และหลังจากนั้นเป็นต้นมา คาร์บอน-14 ลดลงครึ่งหนึ่งทุก 11 ปี
โดยปกติแล้ว โมเลกุลส่วนใหญ่ที่อยู่ในเซลล์จะมีการหมุนเวียนตลอดเวลา แต่สำหรับโมเลกุลของดีเอ็นเอแล้ว นับตั้งแต่เกิดการแบ่งเซลล์ในครั้งแรก ก็ไม่มีการหมุนเวียนธาตุคาร์บอนที่เป็นองค์ประกอบของดีเอ็นเออีกเลย ดังนั้นอะตอมของธาตุคาร์บอนในดีเอ็นเอจึงเป็นเหมือนเครื่องบันทึกเวลาที่ตรงไปตรงมา
คณะวิจัยจึงได้ทดสอบวัดปริมาณคาร์บอน-14 ที่อยู่ในดีเอ็นเอของเซลล์จากศพเป็นจำนวนสิบกว่าศพ ซึ่งครึ่งหนึ่งของศพเหล่านี้เป็นผู้ที่เกิดหลัง พ.ศ. 2508 ซึ่งนักวิจัยสามารถระบุอายุของเซลล์ได้ภายในเวลา 2 ปี
ตัวอย่างเช่นนักวิจัยพบว่า เซลล์จากบริเวณสมองซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับการมองเห็น (visual cortex) มีอายุใกล้เคียงกับอายุศพ เป็นการสนับสนุนความคิดที่ว่า เซลล์เหล่านี้ไม่มีการสร้างขึ้นใหม่ อย่างไรก็ตามในกรณีของเซลล์สมองอื่นๆ นักวิจัยรายงานว่า บางเซลล์มีอายุสั้นกว่านั้น สำหรับโดยเฉลี่ยของคนที่มีอายุ 30 ปี เซลล์ในลำไส้เล็กจะมีอายุประมาณ 10 ปี ส่วนเซลล์กระดูกจะมีอายุมากกว่านั้นเล็กน้อย และเซลล์บางชนิดที่ต้องทนต่อแรงกดดัน
เช่น เซลล์เม็ดเลือดแดง จะสร้างใหม่เป็นประจำในเวลาเพียงไม่กี่เดือน
ในอดีตที่ผ่านมา มีความพยายามวัดอายุของเซลล์ด้วยวิธีแตกต่างกันไป เช่น การวัดความยาวของปลายดีเอ็นเอที่เรียกว่า ทีโลเมียร์ ถ้าทีโลเมียร์สั้นก็แปลว่า เซลล์นั้นเพิ่งเกิดขึ้นได้ไม่นาน แต่เป็นระยะเวลาเท่าใดนั้นไม่อาจรู้ได้แน่ชัด เพราะปัจจุบันเรายังไม่รู้จักทีโลเมียร์มากพอที่จะนำมาใช้ประโยชน์ได้มากนัก
ข่าวน่ารู้
บรรพบุรุษของมนุษย์อาจเคยอาศัยอยู่ใกล้ๆ กับแม่น้ำ
Submitted by terminus on Wed, 21/12/2011 - 02:00
ซากฟอสซิล Ardipithecus ramidus อายุ 4.4 ล้านปีที่ชื่อว่า "Ardi" เป็นบรรพบุรุษในสายวิวัฒนาการของมนุษย์ที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่เรารู้จักในตอนนี้ สภาพถิ่นอาศัยของ Ardi เป็นที่ถกเถียงกันมาก บางคนก็คิดว่า Ardi อยู่ในป่า บางคนก็บอกว่าเป็นทุ่งหญ้าสะวันนา
Royhan Gani และ Nahid Gani แห่ง University of New Orleans ได้ลองเก็บเอาตัวอย่างตะกอนหินทรายจากจุดที่ค้นพบ Ardi มาตรวจวิเคราะห์สัดส่วนไอโซโทปของคาร์บอน เป็นที่ทราบกันอยู่แล้วว่าพืชตระกูลหญ้าดักจับไอโซโทปคาร์บอน-13 ไว้ในเนื้อเยื่อได้ดีกว่าต้นไม้อื่นๆ ดังนั้นหากเอาปริมาณสัดส่วนของไอโซปคาร์บอน-12 และ คาร์บอน-13 มาเทียบก็จะทำให้คาดเดาได้ว่าสิ่งแวดล้อมในอดีตเป็นอย่างไร
ผลจากการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่า A. ramidus อาศัยอยู่ในทุ่งหญ้าสะวันนาที่เต็มไปด้วยต้นหญ้าสูงๆ และต้นไม้กระจายหรอมแหรม แต่เมื่อดูการเปลี่ยนแปลงสัดส่วนของไอโซปคาร์บอนตามช่วงเวลา ก็พบว่ามันบ่งบอกถึงการเป็นป่าที่ขึ้นข้างฝั่งแม่น้ำด้วย สัดส่วนไอโซโทปของออกซิเจนก็ระบุถึงความสัมพันธ์กับแม่น้ำเช่นเดียวกัน สรุปรวมได้ว่าในที่ที่ A. ramidus เคยอยู่จะต้องเป็นทุ่งหญ้าที่มีแม่น้ำตัดผ่าน
หากย้อนประวัติศาสตร์อารยธรรมของมนุษย์ไป ก็จะพบว่าอารยธรรมหลักๆ ของเราเกิดขึ้นตามทางไหลผ่านของแม่น้ำสายใหญ่ทั้งสิ้น เช่น แม่น้ำไทกริส-ยูเฟรตีส, แม่น้ำคงคา, แม่น้ำไนล์, แม่น้ำแยงซี หากว่าวิวัฒนาการของเราเองจะเริ่มขึ้นข้างๆ แม่น้ำด้วยก็คงจะไม่น่าแปลกใจเท่าไร
ที่มา : http://jusci.net/node/2281
ค้นพบคาร์บอนรูปใหม่ แข็งเท่าๆ กับเพชร
Submitted by terminus on Wed, 12/10/2011 - 15:44
ทีมวิจัยที่นำโดย Wendy L. Mao แห่งมหาวิทยาลัยแสตนฟอร์ด ได้สังเคราะห์อัญรูป (allotrope) ตัวใหม่ของคาร์บอนในห้องปฏิบัติการของสถาบันวิจัยฟิสิกส์ภูมิศาสตร์คาร์เนกี้
คาร์บอนรูปใหม่นี้เกิดจากการเอา Glassy Carbon ซึ่งเป็นอัญรูปของคาร์บอนอีกตัวที่ค้นพบในคริสตทศวรรษ 1950 เข้าไปอบที่ความดัน 400,000 บรรยากาศ
จากการทดสอบเบื้องต้นด้วยการอัดแรงดันเข้าไปทิศทางเดียวพบว่า คาร์บอนตัวใหม่สามารถทนแรงดันได้สูงสุดถึง 1,300,000 บรรยากาศ ส่วนในทิศทางอื่นๆ เท่าที่ทดสอบก็พบว่าทนแรงดันได้เกิน 600,000 บรรยากาศ ความแข็งระดับนี้ไม่เคยพบในอัญรูปอื่นๆ ของคาร์บอนมาก่อนนอกจากเพชร
นอกจากนี้ คาร์บอนตัวใหม่ยังมีลักษณะเป็นคาร์บอนอสัญฐาน (amorphous) เนื่องจากอะตอมคาร์บอนไม่ได้เรียงตัวกันเป็นผลึกเหมือนอย่างอะตอมคาร์บอนในเพชร ทำให้นักวิทยาศาสตร์คาดว่าความแข็งแรงทนทานของมันน่าจะเฉลี่ยไปให้ทนแรงดันได้พอๆ กันทุกทิศทุกทาง ต่างจากเพชรที่ทนแรงดันสูงๆ ได้เฉพาะเพียงบางทิศทางขึ้นอยู่กับการเรียงตัวของผลึก
ที่มา : http://jusci.net/node/2100
อ้างอิงข้อมูลจาก :
-http://www.sahavicha.com/name=knowledge&file=readknowledge&id=2663
-http://bbznet.pukpik.com/scripts2/view.php?user=technoworld&board=3&id=90&c=1&order=numview
