المفهوم في التعريف ABC

الخط المرتفع على اليسار (¹⁸أيضاً، ²ح ¹⁵N) يشير إلى العدد الكتلي للذرة ويمثل المجموع الكلي لعدد البروتونات والنيوترونات. مثال على النظائر هي نظائر الهيدروجين ، والتي تنعكس بالحرف H ، ونظائرها هي البروتيوم (¹ح) الديوتيريوم (²ح) والتريتيوم (³H) ، مما يوضح أن كل منها يحتوي على نيوترون واحد أو اثنين أكثر من الأول.

تصنيف النظائر

وفقًا لاستقرار نواة النظائر ، يتم تصنيفها على أنها مستقرة ومشعة.

المشعة: تسمى أيضًا بالنظائر غير المستقرة ، ولها خاصية التحول من نظير إلى آخر عن طريق اضمحلال أو تفكك نواتها ، مما يؤدي إلى انبعاث طاقة في شكل نشاط إشعاعي مع تقدم التحول. في حالة مثال نظير الهيدروجين ، فإن نظيره المشع هو التريتيوم.

³H ، والذي يمكن أن يتحلل ويتحول إلى هيليوم 3 (³هو). لكنه ليس النظير المشع الوحيد ، فهناك الكثير.

مستقر: من جانبها ، تمتلك النظائر المستقرة نواة لا تتحلل مع الآخرين على النطاق الزمني الجيولوجي ؛ مما يعني أنها لا تتحول إلى نظائر أخرى. يمكن العثور عليها في معظم المركبات. لديهم وزن جزيئي منخفض وفرق كتلة كبير نسبيًا.

إنها عناصر وفيرة جدًا في الطبيعة وتوجد في حالات أكسدة مختلفة ، وتشكل أنواعًا مختلفة من الروابط الكيميائية. وبالمثل ، يمكن تصنيفها إلى نوعين ، خفيف وثقيل.

على سبيل المثال ، النظائر المستقرة للهيدروجين هي بروتيوم (¹ح) والديوتيريوم (²ح). الأخير هو الثقيل والأول هو النور.

وفرتها غير متكافئة ، وتعتمد على العملية التي تحدث ، وهذا سيحدد ما إذا كان هناك ضوء أكثر استقرارًا أو نظائر ثقيلة أكثر استقرارًا ، التي تحتوي على واحد أو اثنين من النيوترونات الإضافية بالنسبة للبروتونات ويمكن أن تتولد من الاضمحلال الإشعاعي للنظائر المشعة.

تجزئة النظائر

يرجع الاختلاف في الوفرة بين النظائر الثقيلة والخفيفة إلى العمليات الطبيعية وهو موجود في المركبات التي يتم الحصول عليها. بدءًا من التفاعلات الكيميائية والعمليات الفيزيائية والبيولوجية والاستقلابية والجيوكيميائية ، حيث يشاركون بحرية ، ويعتمدون على الفرق في سرعة رد الفعل كل.

تعتمد العمليات التي تحدث ووفرة أحدهما أو الآخر على الروابط الكيميائية والقوى الجاذبة للذرات ، والتي تكون أكبر في حالة النظائر الثقيلة ، مما يقلل من وجودها. سرعة من التفاعل لأنه يتطلب المزيد من الطاقة لكسر الروابط.

يسمى التوزيع غير المتكافئ بين مصدر المصدر ومنتجات تفاعله تجزئة نظيرية ، و يشير إلى الطريقة التي يتم بها توزيع النظائر بين مادة وأخرى أو مراحل مختلفة من نفس الشيء مستوى.

ترجع أهمية تجزئة النظائر إلى التباين الذي يقدمه في نسبة النظائر المستقرة لمجموعات مختلفة من العناصر والإشارة النظيرية التي تولدها والتي يمكن أن تشير إلى ما إذا كان هناك أو في أي حجم حدثت عملية معينة داخل دورة العنصر محدد.

وبالتالي ، فإن نواتج التفاعلات التي تخضع للتجزئة النظيرية تظهر أ التركيب النظيري الفريد الذي يعمل على تحديد المصدر الذي يأتي منه أو العمليات التي بواسطتها أنا نجحت.

مثال على التجزئة هو عملية تبخر الماء في المحيطات ، حيث يحمل الماء المتبخر نظائر الضوء في البخار مثل ¹ح₂¹⁶أيضاً؛ ويترك في مياه المحيط نظائر الماء الثقيلة ¹ح₂¹⁸او و ¹ح₂ح¹⁶أيضاً. في هذه الحالة ، 18O هو النظير الثقيل للأكسجين و 16O هو النظير الخفيف.

الآن ، يحدث تجزئة النظائر من خلال عمليتين مختلفتين ، الرصيد النظائر الكيميائية وتوازن النظائر الحركية.

التوازن النظيري الكيميائي

في هذه العملية التفاعلات التي تحدث تبادل يُرفق النظير بإعادة توزيع نظائر العنصر نفسه من خلال أنواع مختلفة داخل نظام مغلق ومتجانس.

توازن النظائر الحركية

في هذه الحالة ، تشير العملية إلى أن معدل التفاعل في كلا الاتجاهين لنظير معين هو نفسه ، لكنها لا تعني أن التركيبات النظيرية من مركبين في حالة توازن متساويان ، يشير هذا إلى حقيقة أن العلاقات الموجودة بين نظيرين مختلفين في كل مركب ثابتة عند درجة معينة درجة الحرارة.

خلال التفاعلات التي تحدث للوصول إلى التوازن ، يتراكم بشكل تفضيلي أثقل نظير مع أعلى حالة أكسدة.

مثال على التوازن النظيري هو الذي يحدث في العملية الفيزيائية العكسية لـ تركيز وتبخر الماء:

ح₂¹⁶أيضاً_(بخار) + ح₂¹⁸أيضاً_(سائل) ⇔H₂¹⁸أيضاً_(بخار) + ح₂¹⁶أيضاً_(سائل)

يمكن تحديد الاختلافات المعطاة في التركيب النظيري النهائي الناتج عن التجزئة النظيرية باستخدام أ مطياف الكتلة من خلال المقارنة مع عينة ذات قيمة قياسية مع ملاحظة الفرق كإثراء أو استنفاد لـ النظائر المشعة ويتم الإبلاغ عنها باستخدام ثلاث معلمات: عامل التجزئة (α) ، أو الاختلاف النظيري أو التخصيب النظائر (ε) و تمييز النظائر (δ).

عامل التجزئة (α)

يتوافق عامل التجزئة مع توزيع النظائر المستقرة بين مرحلتين متجاورتين ، أحدهما A والأخرى B ، ويتم التعبير عنه على أنه حاصل كمية النظير الثقيل الموجود في الطور السائل مقسومًا على كمية النظير الثقيل في الطور الغازي ، كما هو موضح في الشكل التالي معادلة:

α ^صX = (ص)_أ / (ص)_ب. (1)

حيث R هي كمية النظير الثقيل (^صX) مقسومًا على كمية نظير الضوء (^إلX) ، بناءً على المرحلة التي يشير إليها الرمز المنخفض ، معبرًا عنها بالعلاقة التالية:

ص = ^صX / ^إل× (2)

الاختلاف النظيري أو الإثراء النظيري (ε)

يتم تمثيل هذا كعامل تجزئة ناقص 1 ، في أجزاء لكل ألف () ، معطى بالمعادلة التالية:

ε ^صس أ- ب = (α-1) × 1000 (3)

تمييز النظائر (δ)

يتم تقديرها عن طريق عمل حاصل بين كمية النظير الثقيل في العينة ، مقسومًا على كمية النظير الثقيل الموجود في المعيار ، وهو المادة التي يتم أخذها كمرجع لقيمة النظير الثقيل ، بطرح 1 ، بحيث تكون الترددات التي تم الحصول عليها من عينات مختلفة قابلة للمقارنة.

يتم التعبير عنها في أجزاء لكل ألف (‰) لسهولة الحساب. التعبير من النتائج كما هو موضح في المعادلة التالية:

δ ^صX_عينة = {[(ص)_عينة / (ص)_اساسي] -1} × 1000 × (4)

حيث R هي كمية النظير الثقيل (^صX) بين كمية الضوء (^إلX) ، سواء في العينة أو في المعيار.

من المهم توضيح أن التجزئة النظيرية المعطاة بين مرحلتين تعمل على أساس درجة الحرارة ، وبالتالي توليد الاختلافات في العلاقات المذكورة أعلاه ، لا سيما في التمييز النظائري ، والذي كان آخر ما حدث شرح.