Química y arqueología

(No.1-Sección 20)

Una de las necesidades principales que surgen en el campo arqueológico es la de poder fechar objetos encontrados.  En esta línea, quizá uno de los más conocidos y populares sea el método del Carbono-14.  Aunque útil, este método tiene muchas limitaciones.  Empezando por el tipo de muestras que pueden fecharse mediante esta técnica.  Existen otras técnicas igualmente fascinantes, aunque poco conocidas.  En este espacio conoceremos y discutiremos una de ellas: La Termoluminiscencia.  ¿En qué consiste? ¿Qué aplicaciones tiene?¿En qué se diferencia del C-14?¿En qué tipo de muestras se ha utilizado?

(Foto cortesía del Museo Nacional de Historia, Mexico)

Acerca de Chiquin

"No somos la suma de lo que tenemos, sino la suma de lo que aprendemos. De igual manera, la huella que dejamos no es la suma de lo que tuvimos, sino la suma de lo que enseñamos."
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20 respuestas a Química y arqueología

  1. Maria Gabriela Muñoz dijo:

    Se basa en el principio de que en toda cristalización -por ejemplo, la resultante de la cocción y posterior enfriamiento de una cerámica o el pedernal quemado- se produce un aprisionamiento y una acumulación creciente de energía que puede ser liberada, al calentarse de nuevo, emitiendo un rayo luminoso, que será más o menos intenso según sea mayor o menor la antigüedad del cristal sometido a análisis. Este método tiene como limitación que sólo se puede aplicar a la cerámica y al pedernal quemado.

    Obtenido en ://www.ite.educacion.es/w3/eos/MaterialesEducativos/mem2001/huellas/origenes/prehistoria/032datacion.htm

    Método del carbono catorce.
    Se basa en el hecho de que las plantas y los animales incorporan en sus tejidos un elemento químico llamado carbono 12 (un isótopo -variante- estable) y, en menor proporción, carbono 14, un isótopo radiactivo que se desintegra de forma relativamente rápida. Cuando un organismo muere, el equilibrio entre los dos isótopos en los tejidos empieza a alterarse, debido a que el carbono 14 que continúa descomponiéndose (desintengrándose) no es reemplazado. A medida que pasa el tiempo, la proporción de carbono 14 en relación con el carbono 12 se hace más y más pequeña, lo cual constituye la base del reloj virtual que permite datar el resto encontrado. La escala que permite dicha datación es la siguiente: pasados los primeros 5.570 años la materia orgánica habrá perdido la mitad del carbono 14 inicial; a los 11.120 años habrá perdido el 75%; a los 16.680, habrá perdido un 87,5%, y así progresivamente.

    Metodo del C-14: Este método presenta las siguientes limitaciones. Sólo puede aplicarse a restos orgánicos, vegetales o animales. A partir de los 40.000 años de antigüedad, comienzan las imprecisiones, por las imperfecciones del método y las posibles contaminaciones radiactivas, no pudiéndose aplicar a restos de más de 60.000 años.

    Maria Gabriela Muñoz Duarte– 10459

  2. Stephanie Vargas dijo:

    Para que esta propiedad física tenga utilidad en datación arqueológica, se necesita una <> de los electrones; un calentamiento previo al momento en el que el resto arqueológico quedó enterrado, pues de lo contrario se estaría midiendo la edad del mineral en lugar de la edad del resto arqueológico.
    Es por ello que este método se aplica principalmente a las cerámicas. Durante su fabricación, el calentamiento que sufrieron en el horno liberó a todos los electrones de sus trampas cristalinas. Durante el enterramiento arqueológico, la radiación ambiental provocó la acumulación de los electrones en las trampas, de forma que el número de ellos – y por lo tanto la intensidad de emisión durante un calentamiento – es función del tiempo de enterramiento.
    Si en el laboratorio se controla la variación de la emisión de luz en función de la dosis recibida procedente de una fuente de emisión calibrada y se obtiene la radiación ambiental en la zona de enterramiento a partir del análisis químico del terreno o mediante medidores calibrados, se puede obtener la edad de la cerámica. Al igual que en el caso del C14, se debe tener en cuenta que lo que se data en este caso es el momento en que se fabricó la cerámica, no el momento en el que se produjo el enterramiento, aunque en general dicha diferencia temporal no es muy alta.

    Obtenido de:
    Renfrew, C. y P. Bahn. Arqueología. Teorías, métodos y práctica. Madrid, Akal, 1993.

  3. Jose Gerardo, 10401 dijo:

    Esta es un poco de historia de cómo fue que encontraron esta técnica de fechamiento:
    La primera mención fue hecha por Alberto Magno en 1998 al describir la luz emitida por un diamante calentado, el primer trabajo reconocido científicamente en el que se describe un proceso termoluminiscente fue realizado por Robert Boyle en 1663 para el Register of the Royal Society de Londres, en el cual describe la extraña emisión de luz proveniente de un diamante que había llevado consigo a la cama. Calentándolo posteriormente mediante otros métodos más convencionales, por fricción o llama, observó que el fenómeno se repetía.
    En el siglo XVIII se dieron distintas explicaciones más o menos afortunadas, descubriéndose que la termoluminiscencia se reactivaba por exposición a la luz. Se empezaba ya a pensar que el calor estimulaba la emisión, pero no que fuera la causa. A lo largo del siglo XIX, con el descubrimiento de los rayos X, se observó que esta radiación generaba termoluminiscencia en ciertos minerales como las fluoritas.
    Marie Curie, en su tesis doctoral de 1904, dice: “ciertos cuerpos, tales como la fluorita, se vuelven luminosos al ser calentados: son termoluminiscentes. Su luminosidad desaparece después de un tiempo, pero su capacidad de emisión, borrada por el calor, se renueva por medio de una chispa y también por la acción de la radiación.” (una mujer muy interesante)

    Bibliografia:

    http://books.google.com/books?id=ufQIAQAAIAAJ&q=historia+datacion+por+termoluminiscencia&dq=historia+datacion+por+termoluminiscencia&hl=es&ei=AnRPTLCrLNTe8AakzrTbAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CCUQ6AEwAA

    http://books.google.com/books?id=0rwVW43Q_wUC&pg=PA34&dq=historia+datacion+por+termoluminiscencia&hl=es&ei=AnRPTLCrLNTe8AakzrTbAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CCkQ6AEwAQ#v=onepage&q&f=false
    Historia de la civilizacion egipcia/ Douglas J. Brewer

  4. Liza Saravia dijo:

    El cálculo de la pérdida de 14C en los organismos muertos se utiliza para datar a los fósiles.

    En efecto, las plantas vivas asimilan el carbono del CO2 atmosférico durante la fotosíntesis y lo expulsan durante la respiración. De esta forma, los tejidos de las plantas vivas —y los de los animales vivos (humanos incluídos) que se alimentan de esas plantas— continuamente están intercambiando 14C con la atmósfera. Esto hace que la ratio 14C/12C del carbono contenido en los tejidos orgánicos de los seres vivos es semejante a la del CO2 de la atmósfera. Ahora bien, en cuanto los organismos vegetales o animales mueren, cesa el intercambio con la atmósfera y cesa el reemplazo del carbono de sus tejidos. Desde ese momento el porcentaje de 14C de la materia orgánica muerta comienza a disminuir, ya que se transmuta en 14N y no es reemplazado.

    La masa de 14C de cualquier fósil disminuye a un ritmo exponencial, que es conocido. Se sabe que a los 5.730 años de la muerte de un ser vivo la cantidad de 14C en sus restos fósiles se ha reducido a la mitad y que a los 57.300 años es de tan sólo el 0,01 % del que tenía cuando estaba vivo.

    Sabiendo la diferencia entre la proporción de 14C que debería contener un fósil si aún estuviese vivo (semejante a la de la atmósfera en el momento en el que murió) y la que realmente contiene, se puede conocer la fecha de su muerte.

    La cantidad y el porcentaje de 14C se calcula midiendo las emisiones de partículas ß de la muestra. El método sólo es viable para fósiles no muy viejos, menores de unos 60.000 años, ya que para edades superiores las emisiones de partículas ß son ya demasiado poco intensas y difíciles de medir, por lo que los errores pueden ser muy grandes.

    http://homepage.mac.com/uriarte/carbono14.html

  5. Eduardo Madriz dijo:

    Minerales expuestos a la radiación natural como el barro empleado en cerámica acumulan electrones, cuyo número es una medida de la cantidad de radiación. Si dichos minerales se someten a temperaturas de 300 a 600°C, la energía radiactiva que contienen se libera en forma de luz, fenómeno llamado termoluminiscencia. Pues bien, los científicos pueden calcular la antigüedad de objetos de barro midiendo esa energía, con un margen de error de apenas 10%.
    Por ejemplo, en la década de 1970 fue sometida a análisis mediante termoluminiscencia una lámpara de cerámica del Museo Británico que se creía de origen romano: se demostró que fue hecha hacia 1920.
    En:
    http://www.selecciones.com/acercade/art.php?id=768

  6. María José Pacay dijo:

    Una sustancia puede emitir radiaciones electromagnéticas, debido a que la restitución de energía que han absorbido con anterioridad. La emisión de esas radiaciones no debidas a la tempertatura del cuerpo se llama luminiscencia. Estas radiaciones son debidas a determinados átomos de elementos presentes como impurezas (activadores), átomos que, al absorber energía, pueden liberar los electrones atrapados en la red cristalina de las sustancias en las que están presentes. Si estos electrones vuelven a su estado fundamental, duvuelven en poco tiempo la energía absorbida, provocando la emisión de una radiación visible: en ello consiste el fenómeno de la luminiscencia. En caso contario, para que el electrón pueda volver al nivel energérico inicial es necasrio proporcionarle más energía, este fenómeno se llama termoluminiscencia.
    En el estudio de las obras artísticas, la termoluminiscencia está especialmente indicada para afrontar problemas de datación de algunos materiales, como vidrio y cerámica antiguos, ya que, durante su cocción, estos materiales reciben una cantidad de energía en forma de calor que provoca que todos los electrones eventualmente “atrapados” regresan a su estado inicial. Consecuencia de ello es que la termoluminiscencia en este estadio sea nula, lo que implica que la cocción representa el tiempo cero para el material. A partir de este momento, y como consecuencia de la radioactividad, estos objetos reciben una irradiación constante que provoca una excitación regular, con lo que un cierto número de electrones quedará nuevamente atrapado; este número aumentará con el paso del tiempo. De este modo, se consigue una curva de luminosidad proporcianal a la edad del objeto.
    De cualquier manera, la termoluminiscencia no es, aún hoy, una técnica demasiado extendida, debido sobre todo a la necesidad de un equipo muy complejo y costoso y al alto margen de error de esta técnica.
    Los métodos empleados para la datación mediante termoluminiscencia son esencialmente tres:
    – La técnica de los “granos finos”.
    – La técnica de las “inclusiones.
    – La técnica

    • María José Pacay dijo:

      de la “pre-dosis”
      Los primeros dos métodos son adecuados para la datación de objetos de más de 500 años, con un error, en el mejor de los casos, en torno al 10%.

      Bibliografía:
      Matteini. M. 2001. Ciencia y restauración. Editorial NEREA. Págs. 247-248.

  7. Guillermo Chávez 10178 dijo:

    La temoluminiscencia es un fenomeno fisico que consiste en la emisión de luz cuando se calienta un sólido sin llegar a la temperatura de incandescencia. Un ejemplo de sobras conocido se produce al calentar un hierro, que se pone al rojo vivo o la emisión de luz por los filamentos de las bombillas. Existen ciertas sustancias como el fluoruro de litio, el fluoruro de calcio, el sulfato de calcio y el aluminio fosfatado, todos ellos activados por magnesio, que al ser expuesto a radiaciones ionizantes, son capaces de almacenar la energia depositada por dichas radiaciones como excitaciones de los electrones atómicos. Posteriormenta, al calentarlos por encima de 100 grados centigrados, al llegar a las proximidades de la temperatura de incandescencia, se desexitan y emiten una luz que es proporcional a la energía cedida por la radiación incidente en dichos materiales. Esta luz es recogida por células fotoelectricas que la cuantifican y a través de su análisis se puede determinar la dosis de radiaciión que ha recibido.

    Existen varios tipos de dosimetros de termiluminiscencia, cada uno con una aplicación especifica. Por ejemplo para dosímetria in vivo, en fantomas, control de arcas, dosimetría personal etc. Ya que las capsulas de material termoluminiscentes pueden hacerce de un tamaño tan pequeño como se quiera. El más empleado en las radiaciones de uso médico es el de LiF. Su intervalo de dosis que son capaces de medir va desde los 200 MGy hasta los 500 Gy.

    http://books.google.com/books?id=_QoDug48TVkC&pg=PA45&lpg=PA45&dq=termoluminiscencia&source=bl&ots=bOCWGOLkiT&sig=udbsSFbGWnjnHNGs_IVYmqI2FSs&hl=es&ei=KchMTIGENpTPngf9pcXYCw&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=5&ved=0CCYQ6AEwBDgo#v=onepage&q=termoluminiscencia&f=false

  8. Fabiola Garcia dijo:

    La termoluminiscencia no solo se utiliza para fechar cerámica, tambien se ha utilizado para fechar rocas de fogones del periódo arcáico, por ejemplo este estudio de dataciones por termoluminiscencia de rocas de fogones de asentamientos arcáicos en la provincia de Choapa.
    Las fechas de las rocas de estos fogones Arcaicos fueron obtenidas siguiendo los métodos tradicionales que se utilizan en la datación de cerámica por TL. Básicamente, estos consisten en determinar la paleodosis P, o sea la dosis de radiación total absorbida por la muestra, y la dosis anual de radiación D, a la cual estuvo sometida desde su último calentamiento a alta temperatura. El tiempo transcurrido a partir de ese evento se obtiene del cuociente P/D, expresado en años antes del presente (Aitken 1985).

    preparación de la muestra
    Las rocas de los fogones fueron fragmentadas a golpes de martillo y el material interior resultante fue molido dentro de un tubo de bronce, presionándolo con un tornillo mecánico. Se seleccionaron granos de un tamaño no superior a 1 mm para ser atacados con HCL concentrado durante 72 horas, con el propósito de remover contaminantes de la TL. Posteriormente, fueron tratados con HF (25%) a 40 °C durante 1 hora y los granos de cuarzo resultantes de este proceso se sometieron a reiterados lavados con agua destilada, hasta llegar a un pH neutro, y secado en un horno a 50 °C. Finalmente los cristales se tamizaron para separarlos según el tamaño de grano: para las muestras de rocas del sitio L.V. 166 se utilizaron granos de 75 a 105 um y para aquellas del sitio L.V.098-A granos de 50 um, aproximadamente.

    Román, Alvaro. Chungara volumen 30, N° 1, 1998 (Impreso 1999). Páginas 41-48. En: http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0717-73561998000100003&script=sci_arttext&tlng=en

    Fabiola Garcia 10003

  9. Andrea Sandoval dijo:

    Se me olvidó poner mi número de carnet: 10391
    PD: ¡¡¡Quiero ser arqueóloga!!!

  10. Andrea Sandoval dijo:

    Consulté el documento llamado “La datación por termoluminiscencia en los materiales cerámicos prehistóricos de Gran Canaria”. En éste documento se explica claramente en qué consiste el método, su eficacia y además se hace la comparación con el sistema de carbono catorce.
    El datado por medio de termoluminiscencia es utilizado en piezas cerámicas, que contienen metales y otros elementos inorgánicos. En arqueología, el objeto cerámico siempre ha sido considerado una fuente de información cronológica muy importante. Porque los fragmentos cerámicos, llegaron a considerarse “fósiles” indicadores de determinados periodos culturales. Ésta en lo particular, es la importancia fundamental del datado por medio de termoluminiscencia; porque éste no puede ser usado en la datación de osamentas humanas o en otros fósiles orgánicos, que contengan carbono.
    Cuando en un sitio arqueológico, como es el caso de Gran Canaria, no se cuenta con ningún tipo de datos o estudios previos que presenten datos cronológicos. Y que además el sitio o lugar se encuentre contaminado por actividad agrícola y urbanizadora intensiva. La datación de las piezas se dificulta usando el método del carbono catorce. En el cual los problemas de contaminación orgánica de las muestras han desestimado casi por completo las fechas. Por lo que la solución, en éste caso, fue el método termoluminiscente, en el cual la luz emitida procede de ciertos minerales inherentes a la muestra; y la intensidad de la emisión de luz, es proporcional al tiempo transcurrido desde que sus cristales se formaron en otro calentamiento anterior.
    Es por eso que se trabaja con cerámica, porque ésta fue expuesta al calor, ya sea en el momento de su fabricación o durante su uso en el hogar (cerámica de cocina).

    Fuente: Santana, G. “La datación por termoluminiscencia
    en los materiales cerámicos
    prehistóricos de Gran Canaria” [Consultado en línea] http://www.fulp.ulpgc.es/files/webfm/File/web/publicaciones/vectorplus/articulos/vp16_05_articulo05.pdf

  11. Stepanie Rivas dijo:

    se presenta una diferencia en los dos procesos de fechamiento, primero que en el caso del carbono 14, el punto de inicio es la muerte del organismo, se mide el número de átomos de carbono 14 presentes actualmente en el material muerto y se comparan con el número de átomos de carbono 14 que posee el material vivo, este se basa en procesos naturales, por lo mismo no es un proceso muy factible en fechamientos despues de los 40 años.
    “En el caso de la Termolumiscencia se basa en el hecho de que todos los materiales están expuestos a la diación tanto de los rayos cósmicos como de los elementos radiactivos presentes en la corteza terrestre. todo esto ayuda a los estudios de las muestras ya que al ser expuestos se modifica su estructura y dichos cambios son proporcionales a la cantidad de radiación recibida: a mayor radiación, más cambios en el material. Si pensamos que la radiación recibida cada año por un material depositado en un contexto arqueológico es constante (dosis anual), dicho material presenta más modificaciones si ha estado depositado durante mucho tiempo. Así, al determinar la cantidad de radiación que se recibe en un sitio arqueológico y cuánta radiación ha absorbido el material podemos saber cuantos años tiene.” Stepanie Rivas 10193
    http://www.comoves.unam.mx/articulos/fechamiento.html

  12. Andrea Boza dijo:

    Los materiales con una estructura cristalina, como la cerámica, contienen pequeñas cantidades de elementos radiactivos, sobre todo de uranio, torio y potasio. Estos se desintegran a un ritmo constante y conocido, emitiendo radiaciones alfa, beta y gamma que bombardean la estructura cristalina y desplazan a los electrones, que quedan atrapados en grietas de la retícula cristalina. A medida que pasa el tiempo quedan aprisionados cada vez más electrones. Sólo cuando se calienta el material rápidamente a 500º C o más, pueden escapar los electrones retenidos, reajustando el reloj a cero y mientras lo hacen emiten una luz conocida como termoluminiscencia.
    La termoluminiscencia puede ser utilizada para fechar cerámica, el material inorgánico más abundante en los yacimientos arqueológicos de los últimos 10.000 años; también permite fechar materiales inorgánicos (como el silex quemado) de hasta 50.000 a 80.000 años de antigüedad. La desventaja que presenta este método es que, según algunos especialistas, es menos preciso y confiable que el radiocarbono por la contaminación del medio para con la muestra (Renfrew y Bahn, 1993: pág. 135 – 137).
    Fuente (s):
    RENFREW, Collin y BAHN, Paul. Arqueología. Teorías, Métodos, y Práctica. ED. Akal. España. 1993.

  13. francisco dijo:

    por cierto Chiquin olvide esto:

    Francisco Quiroa, 10060

  14. Ana Silvia López dijo:

    En la arqueología, la aplicación más importante de la termoluminiscencia es la detección de las probables piezas falsas. Para este método, se expone previamente, el material a evaluar, a radiaciones ionizantes. Luego se aplica la termoluminiscencia, que es la cantidad de luz emitida por el material, cuando es calentado, por debajo de su temperatura de incandescencia. El resultado obtenido en la termoluminiscencia se utiliza para saber qué cantidad de radiación fue absorbida por el material en un principio, ya que la cantidad de luz emitida por el material es proporcional a la cantidad de radiación absorbida por el mismo.

    Azorín, J. En: http://www.atmosfera.unam.mx/editorial/contaminacion/acervo/vol_21_1/sup_1/18.pdf
    Arribas, J. Benítez, P. Millán, A. Et al. En: http://revistas.ucm.es/ghi/05566533/articulos/REAA9292110035A.PDF

    Ana Silvia López, 10192

  15. Maria Fernanda Menchu 08850 dijo:

    “Actualmente la termoluminiscencia aparte de utilizarse para fechar cerámica, se utiliza tambien para otros materiales que hayan sido expuestos al calor o hayan
    sufrido un calentamiento importante en su fabricación o durante su utilización, como el caso del sílex quemado y las estructuras líticas de los hogares.”

    En: http://www.fulp.ulpgc.es/files/webfm/File/web/publicaciones/vectorplus/articulos/vp16_05_articulo05.pdf

  16. francisco dijo:

    La termoluminiscencia se define como cualquier señal luminosa, no inducida por radiación que se detectan en una muestra al elevar su temperatura; donde sus principios fundamentales son los procesos luminiscentes. A su vez la termoluminiscencia posee aplicaciones mayores en la ceramica y tambien para poder autentificar piezas de museo. Se puede observar de manera detallada los procesos a realizar en: ” http://revistas.ucm.es/ghi/05566533/articulos/REAA9292110035A.PDF “. La datación por carbono 14 se basa en la relación constante que existe en los seres vivos entre los isotopos del carbono 12 y carbono 14; mientras la datación por termoluminiscencia se da por la capacidad que poseen ciertos tipos de materiales como los feldespatos (minerales constituidos fundamentalmente por rocas igneas). Por ultimo pude encontrar la UTILIZACIÓN DE LA TERMOLUMINISCENCIA DE MATERIALES NATURALES Y CERÁMICOS EN DOSIMETRÍA POST-ACCIDENTAL (http://www.mastesis.com/tesis/utilizaci-C3-B3n+de+la+termoluminiscencia+de+materiales+natu:96778).

  17. La Termoluminiscencia se usa para poder identificar reliquias falsas, estas pueden ser de bronce o de cerámica. Los científicos pueden calcular la antigüedad de objetos de barro, con un margen de error de apenas 10%.

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