Концепция в дефиниция ABC

Горният индекс вляво (¹⁸ИЛИ, ²H, ¹⁵N) се отнася до масовия номер на атома и представлява сбора от броя на протоните и неутроните. Пример за изотопи са тези на водорода, отразен от буквата H, а неговите изотопи са протий (¹H), деутерий (²H) и тритий (³H), което илюстрира, че всеки има 1 или 2 неутрона повече от първия.

Класификация на изотопи

Според стабилността на ядрото на изотопите те се класифицират като стабилни и радиоактивни.

радиоактивен: Наричат ​​се още нестабилни изотопи, те имат свойството да се трансформират от един изотоп в друг чрез разпадането или разпадането на ядрото си, излъчвайки

Енергия под формата на радиоактивност с напредването на трансформацията. В случая на примера с водородния изотоп, неговият радиоактивен изотоп е тритий. ³H, който може да се разпадне и да се трансформира в хелий 3 (³Той). Но това не е единственият радиоактивен изотоп, има много повече.

стабилен: От своя страна стабилните изотопи имат ядро, което не се разпада на други в геоложката времева скала; което означава, че те не се трансформират в други изотопи. Те могат да бъдат намерени в повечето съединения. Те имат ниско молекулно тегло и относително голяма разлика в масата.

Те са много изобилни елементи в природата и се намират в различни степени на окисление, образувайки различни видове химични връзки. По същия начин те могат да бъдат класифицирани в два вида, леки и тежки.

Например, стабилните изотопи на водорода са протий (¹H) и деутерий (²H). Последният е тежък, а първият лек.

Неговото изобилие е неравномерно, зависи от процеса, който се случва, това ще определи дали има по-стабилни леки или по-стабилни тежки изотопи, които имат един или два допълнителни неутрона спрямо протоните и могат да бъдат генерирани от радиоактивен разпад на изотопи радиоактивен.

изотопно фракциониране

Разликата в изобилието между тежки и леки изотопи се дължи на естествени процеси и присъства в съединенията, които се получават. като се започне от химични реакции, физични, биологични, метаболитни и геохимични процеси, където те участват свободно и зависят от разлика в скорост на реакция всеки.

Протичащите процеси и изобилието на едното или другото зависят от химичните връзки и силите на привличане на атомите, което е по-голямо при тежките изотопи, което намалява тяхната скорост на реакция, защото отнема повече енергия за разрушаване на връзките.

Дадено неравномерно разпределение между източника и неговите реакционни продукти се нарича изотопно фракциониране и се отнася до начина, по който изотопите се разпределят между едно вещество и друго или различни фази на същото вещество.

Значението на изотопното фракциониране се дължи на вариацията, която дава в съотношението на стабилните изотопи от различни групи от елементи и изотопния сигнал, който генерира, който може да покаже дали има или в каква величина е протекъл определен процес в рамките на цикъла на елемент специфични.

Следователно, продуктите на реакциите, които се подлагат на изотопно фракциониране, показват а уникален изотопен състав, който служи за идентифициране на източника, от който идва или процесите, чрез които Пропускам.

Пример за фракциониране е процесът на изпаряване на водата в океаните, където изпаряващата се вода отнася леките изотопи в парата като ¹Х₂¹⁶ИЛИ; и оставя в океана вода тежките изотопи на водата като ¹Х₂¹⁸или и ¹Х₂Х¹⁶ИЛИ. В този случай 18O е тежкият изотоп на кислорода, а 16O е лекият изотоп.

Сега изотопното фракциониране се осъществява чрез два различни процеса, Баланс химичен изотоп и кинетично изотопно равновесие.

Химическо изотопно равновесие

В този процес реакциите, които възникват обмен изотопът обхваща преразпределението на изотопи на един и същи елемент чрез различни видове в рамките на затворена и хомогенна система.

Кинетично изотопно равновесие

В този случай процесът предполага, че скоростта на реакцията в двете посоки на даден изотоп е една и съща, но това не означава, че изотопните състави на две съединения в равновесие са равни, това се отнася до факта, че връзките, които съществуват между два различни изотопа във всяко съединение, са постоянни при определена температура.

По време на реакциите, които се случват за постигане на равновесие, най-тежкият изотоп с най-висока степен на окисление се натрупва за предпочитане.

Пример за изотопно равновесие е това, което възниква в обратимия физически процес на кондензация и изпаряване на водата:

Х₂¹⁶ИЛИ_(пара) + H₂¹⁸ИЛИ_{(течност)} ⇔H₂¹⁸ИЛИ_(пара) + H₂¹⁶ИЛИ_{(течност)}

Дадените разлики в крайния изотопен състав, който се генерира чрез изотопно фракциониране, могат да бъдат определени с помощта на a мас спектрометър чрез сравняване с проба със стандартна стойност и отбелязване на разликата като обогатяване или изчерпване на изотоп от интерес и се отчита с помощта на три параметъра: фактор на фракциониране (α), изотопна разлика или обогатяване изотопна (ε) и дискриминация изотопна (δ).

Фактор на фракциониране (α)

Коефициентът на фракциониране съответства на разпределението на стабилни изотопи между две съвместно съществуващи фази, едната е А, а другата В, и се изразява като частно от количеството тежък изотоп, присъстващо в течната фаза, разделено на количеството тежък изотоп в газовата фаза, както е показано по-долу уравнение:

α ^ПX = (R)_А / (R)_Б. (1)

Където R е количеството тежък изотоп (^ПX) разделено на количеството светлинен изотоп (^ЛX), въз основа на фазата, посочена от индекса, изразена със следната връзка:

R= ^ПХ / ^Лx(2)

Изотопна разлика или изотопно обогатяване (ε)

Това се представя като коефициент на фракциониране минус 1, в части на хиляда (‰), даден от следното уравнение:

ε ^ПX A- B = (α-1) x 1000‰ (3)

Изотопна дискриминация (δ)

Изчислява се чрез определяне на коефициент между количеството на тежкия изотоп в пробата, разделено на количеството на тежкия изотоп, присъстващо в стандарта, което е материал, който се взема като еталон за стойността на тежкия изотоп, като се извади 1, така че честотите, получени от различни проби, са сравними.

Изразява се в части на хиляда (‰) за по-лесно изчисляване. изразяване от резултатите, както е показано в следното уравнение:

δ ^Пх_проба = {[(R)_проба / (R)_{стандартен}]-1} x 1000‰ (4)

Където R е количеството тежък изотоп (^ПX) между количеството светлина (^ЛX), както в пробата, така и в стандарта.

Важно е да се изясни, че изотопното фракциониране, дадено между две фази, действа въз основа на температурата, като по този начин генерира вариации в гореспоменатите отношения, особено в изотопната дискриминация, която беше последната обясни.